Кровля четырехскатной крыши: устройство, виды, как сделать самому – "Строим Дом"

Содержание

устройство, виды, как сделать самому

Классическая четырехскатная даже сегодня остается все еще малопривычной для российских широт и напоминает о заморском укладе. Вот почему ее строят чаще всего ради того, чтобы придать архитектуре жилого дома особый эффект в плане стиля и восприятия, выгодно отличить его от однообразных привычных построек.

Кроме того, четырехскатная крыша – своими руками построенная по всем правилам – на практике имеет большое количество преимуществ, особенно для суровых российских широт. Разберемся подробнее?

Четырехскатная крыша имеет скаты, которые выполняются в виде равнобедренных треугольников и сходятся вершинами в одной точке. Если же четырехскатная крыша выходит квадратной в плане при виде сверху, тогда она называется шатровой.

Если же не выходит квадратной, а получается в виде прямоугольника – это вальмовая крыша. Такой интересное название она получила благодаря скатам, которые имеют вид щипец-вальм.

Голландская крыша: классика четырех скатов

Голландская, или вальмовая крыша считается классическим вариантом, который отличается особенной устойчивостью к ветру и снегу.

Поверхность стандартной вальмовой крыши образует два трапециевидных ската по длинным сторонам и такое же количество треугольных – по коротким сторонам. В отличие от шатровой крыши, такая форма, по мнению современных архитекторов считаются более эстетичной.

Стропильная система вальмовой крыши предполагает установку четырех накосных стропил – диагональных опорных брусьев, которые идут от двух вершин скатов к верхним углам здания.

А вот полувальмовая крыша, в свою очередь, бывает двух видов: когда боковые скаты срезают только часть торца сверху, или уже внизу, то есть сама полувальма может быть треугольником или же трапецией, и называться датской или полувальмовой голландской.

Полувальмовая голландская крыша: особая устойчивость

Полувальмовая голландская крыша – это одновременно вариант и двухскатной конструкции, и четырехскатной. Она отличается от классического варианта наличием усеченных вальм –треугольных торцевых скатов. По правилам, длина вальма голландской крыши должна быть в 1,5-3 раза меньше, чем длина боковых трапециевидных скатов.

Преимущество такой крыши в том, что здесь есть возможность установить мансардное вертикальное окно, и при этом острый выступ, как у двускатной кровли, отсутствует, что, в свою очередь, увеличивает способность крыши выдерживать экстремальные ветровые нагрузки.

Полувальмовая датская крыша: европейские традиции

А вот датская полувальмовая крыша – это разновидность чисто вальмовой конструкции. В этом случае монтируется только нижняя часть торцевого ската, а под коньком оставляют небольшой вертикальный фронтон.

Преимущество такой конструкции в том, что она позволяет отказаться от проблемных в плане гидроизоляции мансардных окон в кровле и обеспечить естественное освещение мансарды за счет установки полноценного вертикального остекления, что сейчас особенно модно.

Шатровая крыша: идеальные пропорции

Шатровую крышу обычно ставят на постройках, имеющих одинаковую длину стен, которые образуют собой квадратный периметр. У такой четырехскатной крыши все скаты по форме – одинаковые равнобедренные треугольники, мечта кровельщика, одним словом, и кошмар строителя.

Дело в том, что строительство классической шатровой крыши еще более сложно, чем у вальмовой, ведь здесь стропила должны сойтись все в одной точке:

Вот самый простой пример строительства стандартной вальмовой крыши для небольшого дачного домика:

Этап І. Планирование и проектирование

Прежде, чем как сделать четырехскатную крышу обязательно продумайте все ее детали, до мелочей. Даже самый простое устройство четырехскатной крыши обязательно стройте по готовому чертежу. Дело в том, что у готовой двускатной крыши почти заметны недочеты и перекосы, а вот если вы где-нибудь допустите ошибку в строительстве той же вальмовой или шатровой крыши, то диагональные стропила просто не сойдутся в коньке и исправить это будет крайне сложно.

А поэтому, если вы владеете специальными программами, создайте 3D модель будущей крыши прямо в них, а если нет, тогда просто подготовьте подробный чертеж и хорошо, если вам в этом поможет профессионал. Все детали такой крыши должна быть просчитаны – до мелочей!

Кстати, сегодня довольно модно делать четырехскатной не только крышу, но и ее отдельные функциональные элементы:

Этап ІІ. Заготовка конструктивных элементов

Итак, если вы взяли готовый чертеж крыши или набросали его сами и уверены в будущем качестве, самое время заготовить необходимые элементы стропильной системы. А для этого сначала разберемся с тем, как правильно они называются.

Итак, первое, о чем вам придется позаботиться перед тем, как построить четырехскатную крышу – это мауэрлат. Это балка квадратного либо прямоугольного сечения, которую вы уложите на верхнюю часть стен по всему периметру дома. Она станет опорой для стропил, которые будут передавать на нее нагрузку, и именно эта доска распределит равномерно вес всей крыши на стены дома и фундамент. Идеальный вариант –использовать в качестве мауэрлата брус сечением 15 на 10 см.

Далее вы будете строить стропильные ноги – это основной элемент, который будет создавать собой уклон крыши. Стандартные стропила изготавливаются из доски 50 на 150 мм, а диагональные – 100 на 150 мм.

Понадобятся вам и затяжки, главная задача которых – препятствовать смещению стропильных ног в стороны. Сами затяжки вы будете фиксировать и соединять нижними концами, и для этого запасите доски параметром 50 на 150 метров.

А вот сверху и диагональные стропильные ноги, и стандартные стропила будут сходиться и закрепляться между собой в коньке. Для этого возьмите брус 150 на 100 мм.

Далее, по центру двух противоположных сторон должна быть поперечная балка – лежень, которая служит опорой для стоек, а они, в свою очередь, поддерживают коньковый прогон. Для этой цели подойдет брус с сечением 100 на 100 мм или 100 на 150 мм.

Откосы станут подпоркой для стропил, который препятствует их сдвигу. Такие вы должны установить их под углом к стойке, для этого возьмите такой же материал, как на лежень.

Далее, важной деталью будет стойка – вертикальный элемент каркаса крыши. Она станет служить опорой для конька. Изготовьте ее из такого же материала, что и мауэрлат.

Не забывайте также о ветровой доске – это горизонтальный элемент, который связал между собой все нижние концы стропил. Вам нужно будет прибить ее к стропилам по внутреннему периметру кровли и таким способом подчеркнуть линию ската. Для этой цели подойдет доска 100 на 50 мм.

А вот для наружной стороны вам понадобится еще одна доска – кобылка, из такого же материала. Такое странное название это доска получила с тех времен, когда ее делали вырезной, в виде лошадиных морд.

А вот самые необычный и сложный элемент четырехскатной крыша – это шпренгель, который придает жесткости всей конструкции. Его главная задача – связать все горизонтальные и вертикальные элементов. Он тоже монтируется под углом, и изготавливается из бруса 100 на 100 мм:

И наконец, если речь идет именно о вальмовой крыше, то единственный элемент, который присутствует исключительно в вальмовых крышах, – это нарожники. Они представляют собой укороченные стропила, которые опираются на диагональной стропильную ногу. Их вы можете изготовить из доски 50 на 150 мм.

В жизни все эти элементы выглядят так:

Подумайте также об утеплителе, гидроизоляционной пленке и доборных кровельных элементах:

Этап ІІІ. Установка чердачного перекрытия

Нередко бабки висячих стропил или подвески, которая в вальмовой крыше работают на растяжение, необходимо выполнять из стали. Для этого к затяжке деревянных стропил подвешивается перпендикулярно на хомуты специальные деревянные прогоны.

А уже перпендикулярно к прогонам подвешиваются деревянные балки, после чего между ними укладываются безбалочные облегченные заполнения. Поэтому, если вы хотите уменьшить нагрузку крыши на висячие стропила или стропильную ферму, вам нужно выбирать конструкции подвесного перекрытия.

Для стальных ферм подвесное перекрытие обязательно нужно сделать несгораемым, по стальным балкам. Между такими балками следует уложить сборные железобетонные плиты, а уже на них –легкий утеплитель. Чтобы повысить огнестойкость и долговечность таких несущих конструкций, их нужно делать из железобетона. Причем самые железобетонные несущие конструкции лучше выполнять из крупноразмерных панелей заводского изготовления, чтобы не рисковать.

Этап ІV. Монтаж конькового прогона

В рассчете конькового прогона отталкивайтесь от таких нюансов:

Если же в здании есть капитальные продольные стены, или хотя бы два ряда внутренних столбов, тогда прогонов делают два. При этом многие стропильные конструкции по длине могут быть составными, а для увеличения жесткости используются ригели.
Если же здании нет внутренних опор, тогда здесь наклонные стропила сделать не получится. А поэтому используются специальные строительные фермы, к которым чердачное перекрытие попросту подвешивается. В таком случае стержни, которые расположены по верхнему контуру ферм, образуют верхний пояс строительной ферма, а по нижнему контуру – уже нижний пояс. Сама решетка фермы образует теперь вертикальные стержни и раскосы – наклонные стержни, которые располагаются между верхним и нижним поясом. Причем такие фермы необязательно изготавливают только из дерева, напротив, сегодня достаточно популярны стальные железобетонные. В процессе самого строительства фермы устанавливают на расстоянии 4-6 метров друг от друга. Самый простой вариант таких ферм – это шпренгельные, которые состоят из стропильных ног, вертикальной подвески, бабки и затяжек.

Если ширина здания достаточно большая, при установке используются строительные фермы или шпренгельные опоры. Но тогда чердачное перекрытие нельзя перекрывать балками, которые будут опираться на одни только стены. Такую конструкцию необходимо подвешивать на стальных хомутах к нижнему поясу фермы, или к затяжке, чтобы образовать, таким образом, подвесные перекрытия.

В этой фотоиллюстрации хорошо видно, как именно стропила нужно крепить к коньку и хребтам:

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

Итак, диагональные стропильные ноги опираются прямо на конек в зависимости от таких условий:

Если посреди крыши будет только один коньковый прогон, тогда диагональную ногу нужно набивать на консоли прогона. Их специально для этого выпускают на 15 сантиметров за поддельную раму, а лишнее потом отпиливают.
Если же прогона – два, тогда на них нужно установить шпренгельную конструкцию из горизонтальной балки и стойки, а затем уже закрепить сами накосные стропила.
Если же балка при этом прочная, из бруса, а не из досок, тогда есть смысл сделать прибоину – короткую доску толщиной не менее 5 сантиметров. И на нее уже опирать накосные стропила вальмовой крыши.

Дополнительно для надежности накосные стропила закрепляют еще при помощи металлической проволоки, скрученной в несколько раз.

На ребрах монтаж коньковых элементов нужно производить в той же последовательности, что и на обычном коньке крыши. Т.е. установите элемент ребра с закрытым торцом, уложите коньковые элементы в замок и закрепите их механическим способом. А вот в местах пересечения ребер и конька вальмовой крыши принято устанавливать Y-образные коньковые элементы, хотя вместо них можно использовать также начальные и конечные коньковые элементы.

Но только обрежьте их тогда по контуру, когда они будут закреплены на ребре, и механически закрепите места стыков. Обработайте обязательно грунтовкой и минеральной посыпкой из стандартного ремонтного комплекта. Не забудьте также при установке коньковых элементов наконец на ребрах или коньках четырехскатной крыши оставить зазор для отвода воздуха из подкровельного пространства.

Все те же принципы нужно соблюдать и при строительстве четырехскатной крыши сложной формы:

У вас получится! Пожалуйста, задавайте свои вопросы в комментариях.

Как сделать четырехскатную крышу: расчет проекта, монтаж пошаговый

Многих привлекает эффектный и нестандартный вид четырехскатной крыши. Поэтому вопрос, как правильно построить четырехскатную крышу, постоянно находится в центре внимания тех, кто затевает строительство крыши или ее ремонт. Но надо признать, чтобы соорудить подобную крышу придется приложить немного усилий.

Все в строительстве начинается с планирования необходимых действий, поэтому свои наметки, как сделать четырехскатную крышу, предают сначала бумаге.

Проект четырехскатной крыши: расчет всех параметров ↑

Прежде чем создать проект подобной крыши, понадобится определить ее форму, выполнить замеры и рассчитать все необходимые параметры. Непосредственно к строительству приступают, уже имея на руках чертеж конструкции будущей крыши, на котором в деталях будет отмечена вся требуемая информация – угол наклона четырехскатной крыши, конструкция, длина, шаг, порядок сборки стропил, расположение и количество дополнительных опорных деталей и другое.

Залог успеха строительства четырехскатной крыши в точном и детализированном плане, поэтому этот этап можно, скорее всего, считать одним из самым важных.

Расчет четырехскатной крыши можно провести с помощью специальных программ, выложенных в интернете. Но если вы еще не забыли азы школьной геометрии можно поступить по-другому – начертить на бумаге прообраз вашей будущей крыши и с помощью простейших геометрических форму провести расчеты стропил, бруса, количества материала для покрытия и много другого.

Начинаем с угла наклона четырехскатной крыши

Теоретический сначала определяют угол наклона четырехскатной крыши с учетом от особенностей климата данной зоны, тем более что от его значения зависит и высота четырехскатной крыши. Согласно правилам, для районов с обильными осадками уклон увеличивают (соответственно увеличится и расход всех материалов).

Определив уклон, следующим шагом математически выводят высоту конька, умножив половину ширины пролета строения на относительную величину (ее значение беру из специальных таблиц согласно углу наклона). Например, для 30° уклона значение относительной величины равна 0,59, при 25° – 0,47.

Стропила четырехскатной крыши – это система, состоящая из стропильных ферм двух типов: типичных ферм со скатами, соединенными в коньке, и боковых треугольных стропил, упирающихся верхней точкой в конек. Таким образом, в концевых точках конька стыкуются три стропила: одно центральное и два с основных скатов.

Довольно просто можно рассчитать центральное расположение конька четырехскатной крыши по центру: замеряют длину конька, длину стен, параллельно которым он будет расположен, и посчитать их разницу. Поделив разность пополам, откладывают полученный результат от краев параллельных стен.

Важно, чтобы был обеспечен прямой угол между коньком и рейками скатов, что автоматически обеспечивает правильность установки угловых коньков.

расположение конька в центре

Расчет этих параметров вальмовой крыши можно сделать проще, если предварительно выполнить разметку мест стыков стен и стропил. Места крепления боковых стропильных треугольников можно определять, поделив длину поперечной стены пополам.

Монтаж четырехскатной крыши: точность и прочность ↑

Установка крыши начинается с монтажа стропильных ног и ферм, согласно предварительно выполненным расчетам и отметкам. Фермы собирают по шаблону. Добиться жесткости каждой из них, как и в целом всей конструкции помогают различные дополнительные элементы: бабки, подкосы, ригели, шпренгели со стойкой, стойки.

Как сделать четырехскатную крышу не будет слишком сложно, если следовать готовому проекту и соблюдать правильный порядок выполняемых работ.

Работы начинают с укладки брусчатой или бревенчатой мауэрлатной конструкции (в случае стропил из древесины) – более распространенный вариант в частном строительстве. Если предполагается использовать металлические стропила, мауэрлат выполняют из профильного материала из металла. Мауэрлат надежно крепят к стенам, используя соответствующие анкеры.

Важно,чтобы между основой и стеной была обеспечена качественная гидроизоляция.

При необходимости устанавливается также поперечная балка, которая станет опорой для стоек и, соответственно, коньковому прогону, закрепленному на них. При установке конька необходимо строго выдержать его «горизонт» и высоту, поэтому при его монтаже обязательно использование отвеса и рейки. Стойки под конек закрепляют укосинами.

Установкой диагональных стропил формируют плоскости скатов будущей крыши. Главное требование при этом – точная одинаковая длина накосных стропил и идеально ровная плоскость каждого полученного ската. В это же время закладывается также размер свеса. Его средняя величина – порядка полуметра.

На открытых местностях, где возможен сильный порывистый боковой ветер, размер свеса целесообразно увеличить (вплоть до 1 м).

Далее, врубкой на мауэрлат и конек, параллельно устанавливают одинаковые по размеру центральные стропила.

Особого внимания требует врезка элементов в сложных узлах. Скажем, с концом конька стыкуются сразу три элемента: диагональные стропила (2 шт.) центральные стропила (2 шт.) и центральное (рядовое) стропило вальмы (1 шт.). Для выполнения этого узла на коньковом брусе делается специальный подрез (двойной скос).

На дальнейшем этапе, строго параллельно рядовым стропилам монтируются угловые (нарожники). При этом нарожники соседних, основного и вальмового, скатов должны стыковаться с накосным стропилом в разных местах. Для стыков «диагоналей» с нарожниками используют обычную врубку или опорный брус, который с двух сторон пришивают к диагональному стропилу.

Монтаж четырехскатной крыши включает также устройство обрешетки под кровельное покрытие. Будет ли она сплошной или разреженной из досок, брусков или жердей зависит от выбранного материала для кровли.

Четырехскатная крыша своими руками: расчёт крыши дома

При строительстве собственного жилья на плечи ложится много ответственности. Приходится заниматься кучей вопросов и участвовать в процессе строительства. Ведь надежная крыша над головой обеспечит комфортную жизнь.

Сложности всегда привлекают человека. Ведь не зря говорят: «Мы не ищем легких путей». Так происходит и в строительстве. Четырехскатная кровля имеет сложную форму, придавая зданию особый вид. Такая архитектура привлекает многих. Данный вид особо популярен при постройке загородных домов. На одноэтажный дом неплохим вариантом станет построить четырехскатную крышу.

Вид

Расположение с разных сторон 4 скатов придает вашему жилью солидный вид. Зачастую скаты имеют разную форму: пара из них получается в форме треугольника и играет роль фронтона, а некоторым придают форму трапеции.[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»] Сложности с четырехскатной крышей при расчетах и монтаже отпугивают многих желающих, но если вы не сомневаетесь в своих силах, то можно смело производить постройку. [/wpsm_box]

Преимущества конструкции

Четырехскатная крыша своими руками имеет следующие плюсы:

отсутствие фронтонов делает кровлю более прочной и устойчивой к порывам ветра. Такой вид кровли подходит для местности с ветреными погодными условиями;
наличие 4 скатов эффективнее справляется с отводом талой и дождевой воды, а также снега;
чердачное помещение становится более просторным, что идеально подойдет для расположения мансарды;
строительство 4-скатной кровли обойдется не дороже остальных видов.

Типы

При исполнении четырехскатной крыши своими руками можно выделить несколько ее подвидов:

вальмовая — является классическим вариантом. Имеет 2 треугольные вальмы и 2 ската в форме трапеции;
полувальмовая — имеет немного укороченные скаты. Отлично используется для мансарды;
шатровая — исполняется в виде пирамиды. Идеальна для квадратного здания.

четырехскатные крыши

Проект

Перед тем как перейти непосредственно к строительству, необходимо создать проект кровли, для того чтобы в дальнейшем не совершать ошибок. Как построить кровлю? В таком деле поможет поэтапная инструкция. Ознакомившись с конструкцией дома, приступаем к следующему:

рассчитываем угол наклона скатов, опираясь на такие показатели, как ветровая нагрузка, осадки в вашей местности, тип кровельного материала. В местностях с сильными порывами ветра угол наклона желательно делать меньше 30 градусов, таким образом, снизится парусность. В районах, которые постоянно заваливает осадками желаемый угол кровли — не ниже 65 градусов, чтобы предотвратить скопление снега и воды. В местности с более-менее стабильным климатом отлично подойдет крыша от 40 до 50 градусов. Для каждого вида материала производитель указывает самый низкий угол эксплуатации;
рассчитываем высоту конька с помощью ряда несложных формул геометрии.

Конструкция системы стропил

Стропильная система четырехскатной крыши образует каркас кровли. Она складывается из таких элементов:

мауэрлат — брус, расположенный по периметру стен и распределяющий на них нагрузку. Четырехскатная крыша насчитывает 4 бруса. Если дом деревянный, то мауэрлатом будут колодки верхних венцов. В кирпичном доме поверх стен создают бетонный пояс, в который муруют специальные шпильки. На них потом и крепится мауэрлат;
балка конька, или прогон, — находится выше всех элементов. К нему крепится верхняя часть стропил. У 4-скатной крыши он меньше длины дома;
стропильные ноги — доски, создающие геометрию скатов. Их сечение — 50 х 150 мм. У четырехскатной крыши используется 3 вида стропил: накосные, рядовые, нарожные. Установка рядовых стропильных ног осуществляется на скаты в виде трапеции. Накосные стропила производятся из более прочного материала, так как на них нагрузка больше. Верхняя часть накосных опирается на прогон конька, а нижняя — на угол мауэрлата. Вальму формируют нарожные стропила. Они делают упор на стропильные ноги по диагонали и опорный брус;

стропильные ноги четырехскатной кровли

лежень — брус, что укладывают опорную стену, находящуюся внутри постройки. Функционально лежень переводит вес и распределяет его на фундамент;
вертикальные опоры — стойки, монтирование происходит на лежень. Являются подпоркой для средины стропила и прогона;
подстропильная нога, или подкос. Угол его установки — 45 градусов к стропилу. Упор делается в стойку. Используется для того, чтобы стропила не прогибались, для переноса части веса на несущую стенку;
шпренгель используют для поддержки накосных стропил. Это вертикальная опора, похожая на стойку. Шпренгельные фермы используют чаще всего;
затяжка, или ригель, — бруски горизонтального положения, которые схватывают стропильные пары в верхней и нижней частях;
кобылки — доски, удлиняющие стропила и защищающие стены от сырости, формируя свес кровли.

Порядок выполнения монтажа

Четырехскатная крыша начинается с установки мауэрлата, который укладываем по периметру стен. Его сечение — 150 х 150 мм. При размещении необходимо контролировать его уровнем. Находиться брус должен в 5–7 см от края стены. Крепление производим на заранее замурованные шпильки. Сверху прикручиваются гайки. Такой брус свяжет конструкцию стропил и стены дома в единое целое.

Чтобы установить стойки, нужны лежень и балки перекрытия. Размер бруса таких элементов составляет 100 х 200 мм. Установка опор производится вертикально с креплением пластинами или уголком. При использовании вальмовой крыши стойки ставятся в 1 ряд, а сверху крепится прогон. Шатровая крыша предполагает размещение опор по диагонали. Равные расстояния откладываются от угла. Таким образом, получается прямоугольник, на который укладываем прогоны. Все крепим с помощью уголка.

Монтаж стропильной системы крыши

Следующим этапом нужно сделать шаблоны стропил. По ним устанавливаем боковые стропила. Для заготовки подойдет тонкая доска. Прикладываем ее к прогону и отмечаем запил. Со вторым концом, что находится у мауэрлата, также отмечаем запил. Изготавливаем нужное количество стропил, используя шаблон. После выбора шага крепления производим установку. Шаг может составлять от 60 см до 1 м. Соединение делаем саморезами.

[wpsm_box type=»info» float=»none» text_align=»left»] Угол наклона ската определяют накосные стропила. Располагают их диагонально для дополнительной нагрузки. Часто для них используются сдвоенные доски. Запилы также делаем по шаблону. Верхняя часть накосных стропил для придания прочности соединяется ригелем. [/wpsm_box]

Шатровая крыша соединяет накосные стропила возле конька, используя затяжки. Установка происходит под углом 90 градусов. Проволочными хомутами соединяем со стенами.

Нарожники крепим к диагональным стропилам. Их длина может быть разнообразной, но они должны располагаться параллельно друг к другу. Рядовые и нарожные стропила вместе образуют боковые скаты.

Четырехскатная крыша своими руками подошла к завершению. Последним этапом является ее утепление с помощью базальтовой ваты или вспененного полистирола. Укладку материала производим между стропил. От влаги защитит слой гидроизоляции. Обрешетка напрямую зависит от типа материала крыши.

В этом видео можно узнать подробнее о строительстве и проектировании чертырехскатной вальмовой крыши:

устройство, чертежи, монтаж, план, расчет узлов

Содержание:

Четырехскатная крыша, при условии грамотного ее возведения, отличается не только презентабельным внешним видом, но и повышенной прочностью, которая позволяет ей эффективно противостоять атмосферным осадкам и сильному ветру. В данной статье мы расскажем о том, каково устройство стропильной системы четырехскатной крыши, рассмотрим разновидности таких каркасов, а также опишем подробный план работ по их возведению.

Сравнительная характеристика видов каркаса: шатрового и вальмового

В категорию крыши с четырьмя скатами входят 2 типа каркасных систем, которые схематично выглядят как квадратный (шатровая конструкция) и прямоугольный (вальмовая кровля) конверты. В нашей стране крыша конверт достаточно популярна. Главной особенностью четырехскатных крыш является отсутствие фронтонов. Для сооружения стропильной системы четырехскатной крыши в обоих случаях применяются висячие и наслонные стропила. Методы их сборки являются стандартными для крыш с любым количеством скатов.

Отличительные черты четырехскатных кровель различной конструкции:

В случае с шатровым каркасом, кровля состоит из четырех равнобедренных треугольников, которые соприкасаются вершинами в одной точке. В данном случае функции конька возложены на центральную опорную балку в наслонных конструкциях, либо на верхнюю точку фермы висячих стропил.
Крыша вальмового типа предполагает наличие двух треугольных и двух скатов в форме трапеции. В данном случае трапециевидные скаты примыкают к коньковой балке верхними ребрами, а треугольные – вершинами. При этом все четыре ската соприкасаются друг с другом боковыми ребрами.

Изучая план стропильной системы четырехскатной крыши, можно сделать вывод, что выбор конфигурации четырехскатной кровли зависит от формы строения. То есть, квадратные дома перекрывают шатровыми конструкциями, а прямоугольные – вальмовыми кровлями. При этом можно использовать любые кровельные материалы, как жесткие, так и мягкие.

При составлении чертежей стропильной системы четырехскатной крыши следует четко обозначить геометрическую форму, а также указать положение отдельных элементов и проекции скатов с точными размерами.

Как правило, системы стропил вальмового и шатрового типа комбинируют с традиционными – односкатными, двускатными и ломаными крышами в рамках одного объекта.

Для опоры четырехскатной конструкции можно использовать мауэрлат, являющийся верхней обвязкой на бетонных или кирпичных стенах, а также верхний венец бревенчатого сруба. Наслонную технологию применяют в тех случаях, когда есть возможность установить верхнюю и нижнюю опору под каждую стропильную ногу.

Некоторые рекомендации по монтажу наслонных стропил:

Мауэрлат должен быть закреплен с усилением, чтобы выдержать распирающие усилия в случае жесткой фиксации стропильных ног деревянными накладками или металлическими уголками.
Если же верхняя часть ноги будет зафиксирована жестко, а нижняя – на шарнирном креплении, производить фиксацию мауэрлата можно обычным способом. В таком случае при усилении нагрузок на каркас стропила смогут слегка сдвинуться.
Распирающая нагрузка и давление на мауэрлат будут нивелированы при использовании жестких креплений нижней части стропил и шарнирных – на верхних пятках.

Обратите внимание, что способ укладки мауэрлата и всей стропильной системы следует предусмотреть на этапе проектирования здания. При отсутствии внутренних несущих стен и невозможности размещения опорных элементов для центральной части крыши, применяется технология висячих стропил. Однако чаще всего устанавливают все-таки наклонный тип стабильного каркаса, предусмотрев заранее наличие несущих конструкций.

При сооружении вальмовых и шатровых каркасов используются такие специфические узлы стропильной системы четырехскатной крыши:

Диагональные ноги, из которых выполняются хребты скатов. В каркасах шатрового типа такие накосные ноги совмещают углы крыши с ее верхней точкой. Вальмовые каркасы предполагают стыковку консолей коньковой балки с углами посредством диагональных стропил.
Нарожники (полуноги) – элементы, монтируемые под углом 90 градусов к карнизам. Поскольку они стыкуются с диагональными стропилами и располагаются параллельно друг другу, их длина будет отличаться. Из таких элементов создаются скаты крыши.

Эти же конструктивные элементы применяются для создания ендов, с той лишь разницей, что углы делаются вогнутыми.

Именно установка накосных стропил представляет наибольшую сложность. Более того, на эти элементы будет приходиться повышенная нагрузка, поскольку они служат опорным элементом для крепления в верхней части нарожников, то есть выполняют функции конька. Поэтому перед началом работ необходимо выполнить расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

В целом процесс возведения крыши с четырьмя скатами включает такие этапы:

Укладка мауэрлата на стены из кирпича или бетона. В бревенчатых домах этим элементом служит верхний венец.
Монтаж центральной опорной балки под шатровый каркас или сборка опорных конструкций для вальмовой крыши.
Установка наслонных стропильных ног под ту или иную конструкцию.
Крепление диагональных стропилин, которые совмещают углы крыши с центральной вершиной или торцами конька.
Разметка и монтаж нарожников.

Если предполагается висячий тип стропильной системы, то первым этапом создания шатровой конструкции станет размещение центральной фермы в форме треугольника. При создании конструкции вальмового типа на стартовом этапе крепят несколько стропильных ферм.

Строительство вальмовой крыши

Поскольку в частном строительстве используются преимущественно вальмовые крыши с наслонными стропилами, рассмотрим подробнее процесс монтажа четырехскатной стропильной системы такой конструкции. Опорой для конструкций будут служить перекрытия, размещенные на мауэрлате.

Фиксация методом врубки будет выполняться лишь в месте стыковки конька со стропилами, поэтому мауэрлат можно устанавливать на обычных креплениях. В рассматриваемом здании коробка дома имеет размеры 8,4×10,8 м. Крыша на плане будет превосходить размеры дома на 40-50 см с каждой стороны – это ширина карнизного свеса.

План укладки опор на мауэрлат

В зависимости от материала, использованного для возведения стен здания, укладка мауэрлата может производиться различными способами.

Общие рекомендации таковы:

В верхней части стен из газосиликатных или пенобетонных блоков нужно залить армированный бетонный пояс, в котором разместить анкеры для последующей фиксации мауэрлата.
При сооружении кирпичных стен в верхней их части выполняют бортик в 1-2 кирпича таким образом, чтобы в центре стены образовалось углубление для деревянного каркаса. По мере кладки между кирпичами размещают деревянные пробки, к которым мауэрлат будет фиксироваться скобами.

Для мауэрлата понадобится брус сечением 100×150 или 150×150 мм. При планировании использования пространства под крышей следует применять более толстые балки. Элементы каркаса стыкуют косыми врубками с последующим усилением – гвоздями, глухарями или саморезами, а по углам – скобами.

Далее на мауэрлат нужно разместить элементы перекрытия. Их делают из брусков сечением 100×200 мм. Первой укладывается центральная балка. Если длины пиломатериалов недостаточно, ее изготавливают из двух кусков бруса. Причем место соединения должно приходиться на опорный элемент, например, несущую стену.

В данном случае балки уложены с шагом в 60 см. Как правило, коробка имеет неидеальные размеры, поэтому шаг между балками можно слегка подкорректировать, чтобы сгладить несовершенства. Отступ от стен дома до крайних балок, расположенных по обеим сторонам, должен составлять 90 см. Он требуется для монтажа выносов.

К торцевым частям балок перекрытия крепятся выноса. Для удобства сначала их размещают лишь в тех местах, где далее будут установлены стропила. К поверхности мауэрлата выноса крепятся гвоздями, а к балкам – нагелями, гвоздями крупного сечения, саморезами, после чего крепление усиливается уголками.

Сборка конькового участка четырехскатной крыши

Центральный отрезок крыши вальмового типа является не чем иным, как традиционной двухскатной конструкцией. Следовательно, ее сборка выполняется по технологии для скатных кровель. Хотя подобная конструкция обычно предусматривает наличие лежня, на котором размещаются опоры под конек, в данном примере функции такого элемента возложены на центральную балку перекрытия.

Коньковый участок крыши выполняют так:

Сначала собирают опорную конструкцию под стропила, которые верхними пятками будут упираться в коньковую балку. Сам конек будет поддерживаться тремя опорными столбами, из которых средний монтируется непосредственно на центральном брусе перекрытия. Чтобы правильно установить два крайних столба, под них поверх перекрытия размещают поперечные бруски, по длине охватывающие не менее 5 балок. Подкосы обеспечивают дополнительную устойчивость конструкции. Опорные элементы каркаса изготавливают из бруса сечением 100×150 мм, а подкосы – из досок 50×150 мм.
Чтобы все стропила были одинаковыми, для их нарезки изготавливают шаблон. Для этого доску нужной длины примеряют на месте монтажа, делают разметку запилов, после чего по ней выполняют нарезку всех стропилин.
Готовые стропила опирают на коньковую балку местом врубки, а нижнюю часть закрепляют на выносе.

Обычно балки перекрытий размещают перпендикулярно коробке, чтобы упор стропильных ног в центральной части крыши приходился именно на них. Поскольку в рассматриваемом примере стропила стыкуются с выносом, необходим монтаж дополнительных опор. Их размещают таким образом, чтобы перераспределить нагрузку со стропил и опор на стены.

В конце нужно установить с каждой стороны по три ряда выносов. После этого к балкам перекрытий и выносам строго горизонтально крепится карниз, облегчающий дальнейшие работы с крышей.

Крепление угловых выносов стропильной системы

В углах за карнизной доской необходимо установить угловые выноса.

Их крепят так:

От угла до места условного пересечения балки перекрытия с крайней опорой каркаса натягивают шнурку.
По ее контуру в нужном месте размещают брусок. На бруске нужно отметить места, где он пересекает балку перекрытия и угловой стык карниза. По разметке все лишнее обрезают.
С помощью уголков готовый элемент крепится к перекрытию и мауэрлату.

Те же действия выполняются со всеми оставшимися выносами.

Устройство накосных стропил – чертежи

Диаметр диагональных стропил совпадает с размерами рядовых элементов. Поскольку в нашем примере уклон трапециевидных скатов и вальм отличается, одна из накосных ног размещается несколько выше другой.

Процесс создания и монтажа накосов таков:

С помощью шнурки намечаем дополнительные линии для разметки запила, натянув ее к углам и центру ската от верхней точки коньковой балки.
Определяем угол между верхней частью углового выноса и шнурка. Это будет угол для нижнего запила (α). Верхний запил (β) высчитывается по формуле: β=90º-α.
Берем обрезок доски и спиливаем в нем один край под углом β. Приложив заготовку к месту стыковки верхние части, совмещаем ее ребро со шнуркой. Излишки отмечаем и отпиливаем.
В другой заготовке для нижней пятки отпиливаем участок под углом α.
С помощью полученных шаблонов вырезают первое диагональное стропило. Если нет целой доски нужной длины, элемент собирают из двух кусков. Сращивают их с помощью дюймовой доски, длиной 1 м, поместив ее с внешней стороны стропила. Готовый элемент можно устанавливать.
Аналогичным образом изготавливают вторую половину диагональных стропил, не забыв, что она должна размещаться несколько ниже первой. Место стыковки двух половин накоса не должно совпадать с отрезком сращивания досок в одну деталь.
Стыковка досок производится гвоздями на расстоянии 40-50 см.
Далее по шнурке на стропиле необходимо прочертить линию запила, чтобы его можно было состыковать со смежным диагональным элементом.

Изготовление остальных 3 детали выполняется аналогичным образом. Под каждую из таких стропилин в местах, где стыкуются балки с угловыми выносами, устанавливают опоры. Дополнительные опоры возле конька необходимы, если длина пролета превышает 7,5 м.

Сборка и монтаж вальмовых стропильных ног

По натянутой шнурке от конька к центру ската замеряем нижний угол γ и вычисляем противоположный угол δ=90º-γ. Так же, как и с диагональными деталями, изготавливают шаблоны для запилов на верхней и нижней пятке элемента, чтобы он плотно вошел между диагональными стропилами. Изготовив центральное стропило вальмы, его нужно установить в соответствующем месте.

Жесткость конструкции и надежное крепление наиболее коротких нарожников обеспечивается путем установки коротких выносов между карнизом и угловыми выносами.

На следующем этапе делают шаблоны для нарожников:

Кусок доски отпиливают под углом δ и примеряют на месте соединения с диагональной ногой.
Различают лишние участки, затем их отпиливают. Этот шаблон понадобится для создания всех нарожников, которые будут установлены с одной из сторон вальмы. Для другой половины запил на заготовках нужно будет сделать с противоположной стороны.
Нижнюю пятку нарожников подрезают по шаблону, отпиленному под углом γ. Такая заготовка подойдет для создания нижних стыков на всех нарожниках.

Изготовление нарожников производится с учетом расчетной длины элементов и согласно изготовленным шаблонам. Они заполнят плоскости вальм и основных скатов. Установку этих деталей выполняют так, чтобы места стыковки накосов с нарожниками с противоположных сторон не сходились в одном месте, то есть вразбежку. Крепежными элементами для соединения нарожников с диагональными стропилами служат уголки, а с выносами и балками перекрытия – зубчатые пластины или уголки – кому что удобнее.

Сооружение крыши с шатровым типом каркаса выполняется по тем же технологиям, что и с вальмовым. Единственное отличие заключается в отсутствии конька в шатровых крышах. В данном случае монтаж стропильной системы шатровой кровли начинается со стыковки диагональных стропил, а затем – нарожников. Если же используются висячие стропила, сначала выполняется монтаж центральной фермы.

Таким образом, детальное изучение особенностей строительства четырехскатных крыш позволит вам приступить к созданию каркасной конструкции со знанием дел.

Четырехскатная крыша для беседки: конструкция и этапы монтажа

После хозяйственных и жилых построек начинающие дачники и владельцы частного дома стремятся своими руками обустроить комфортную зону отдыха на приусадебном участке. Так как у большинства россиян процесс восстановления сил после трудовой недели связан с веселыми застольями, жаркой шашлыков на открытом воздухе, ни один двор не может обойтись без красивой беседки. Она создает приятную тень в жаркие дни и защищает от дождя и ветра в непогоду.

Содержание статьи

Если сделать своим руками дом достаточно сложно, то самостоятельная установка беседки под силу даже начинающему строителю, не имеющему практического опыта. Лучший вариант для неопытных мастеров – сооружения квадратной или прямоугольной формы, которым подойдет четырехскатная крыша, делающая незамысловатую конструкцию оригинальной.

Внешний вид и эксплуатационные характеристики

Четырёхскатной крышей для беседки называют крышу, состоящую из четырех скатов. Для сооружений разной геометрии можно сделать различные виды кровли своими руками:

Беседки квадратной формы предполагают сооружение четырехскатной шатровой крыши. Она состоит из четырех треугольных скатов, равных по размеру, которые сходятся в одной точке, без образования конька.
Беседки, имеющие основу в виде прямоугольника, гармонично сочетаются с четырёхскатной крышей вальмового типа. Она состоит из двух скатов трапециевидной формы и двух торцовых в форме треугольника. В верхней части крыши находится конек, располагающийся вдоль длиной стороны прямоугольника.

Конструкция четырехскатной крыши сложнее и дороже, чем, к примеру, двухскатной, однако затраты на ее строительство своими руками окупят себя, потому что:

Она эффективнее защищает от дождевой воды, отводя потоки за счет большего количества скатов.
Большие свесе четырехскатной крыши долго сохраняют тепло, аккумулированное за солнечны день, что очень полезно для долгих вечерних посиделок.
Скаты вальмовой крыши великолепно защищают от назойливых солнечных лучей, при этом оставляя возможность наслаждаться красивым видом на окрестности.
Надежность и жесткость конструкции вальмовой и шатровой крыши не утруждают домовладельцев обслуживанием и текущим ремонтом. Ее даже не придется очищать от снега зимой, так как он соскальзывает, не задерживаясь на поверхности крыши.
Четырехскатная кровля дает возможность строительства своими руками. Так как беседка – небольшой по площади строение, перекрыть его можно самостоятельно силами двух человек.
Доступная цена на необходимые строительные материалы делает четырехскатную кровлю весьма недорогим решением для беседки.

Выбор и подготовка строительных материалов

В ходе строительства своими руками четырехскатной крыши для беседки потребуется древесина для монтажа стропильной системы, пленка для гидроизоляции, кровельный материал и крепежные элементы. Необходимо приобрести:

Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, который используют для изготовления мауэрлата. Выбирают ровный, прочный брусок, без трещин, следов плесени и гнили. Такой же материал необходим для вертикальных стоек и затяжек.
Доски сечением 50х150 мм и 100х150 мм для изготовления стропильных ног. Учитывайте, что длина диагональных стропил больше рядовых и может превышать размеры стандартных пиломатериалов. Опытные мастера рекомендуют диагональные стропила изготавливать из досок вдвое большей толщины, чем рядовые. Для этого можно либо закупить большего сечения или срастить две стандартные доски.
Необрезная доска 30х100 мм или 40х100 мм для монтажа обрешетки. Так как обрешетку закроет кровельный материал, подойдут пиломатериалы второго или даже третьего сорта.
Рейки 30х30 мм, которые используют в качестве контр-обрешетки.
Ветровая и карнизная доска.

Конструкция стропильной системы

Чтобы сделать четырехскатную крышу для беседки обязательно проводят расчет угла наклона скатов, высоты конька и нагрузки для подбора сечения стропил. Основываясь на полученных результатах составляют чертеж, отражающий размеры и взаимной расположения элементов стропильной системы, которая состоит из:

Мауэрлата, бруса сечением 100х100 или 150х150 мм, который выполняет функции опоры и распределения веса четырехскатной крыши. В беседках эта задача ложится на верхнюю обвязку.
Рядовых стропильных ног, верхней частью опирающихся на коньковый прогон, а нижней – на мауэрлат. Шаг между ними 60-120 см, но не менее 3 единиц с каждой стороны.
Диагональных стропил, расходящихся от конька к углам беседки
Нарожников, которые сверху прикрепляют к диагональным стропила, а снизу к мауэрлату. Они формируют вальмовый скат, расстояние между ними не должно превышать 60-80 см.
Конькового прогона, бруса, соединяющего верхушки вертикальных стоек. К коньковому прогону крепят рядовые стропильные ноги.
Стоек, вертикальных опор, устанавливаемых на затяжки. Стойки служат опорой для конькового прогона, распределяя и передавая вес к несущим столбам, фундаменту.
Затяжек, горизонтальных перемычек между стропильными парами, снижающих распирающую нагрузку на стены беседки.
Обрешетки, которая необходима для настила кровельного покрытия.

Этапы сборки

После завершения монтажа своими руками каркаса беседки и настила пола, переходят к устройству четырехскатной крыши, действуя согласно плану:

Верхнюю обвязку каркаса усиливают доской, можно даже в два слоя, нахлестывая друг на друга. Вдоль длинной стороны сооружения к обвязке на металлические уголки крепят балку-затяжку.
Отступая от середины затяжки по 50 см, устанавливают две стойки высотой 100 см. Чтобы во время монтажа стойки сохраняли вертикальное положения, конструкцию укрепляют временными подкосами. Затем верхушки стоек соединяют коньковым прогоном.
Устанавливают рядовые стропильные ноги. Так как в нашем примере коньковый прогон составляет всего 1 м, монтируют по два стропила с каждой стороны, по его краям. То есть шаг между ними составит также 1 м.
Закрепляют диагональные стропила. Гвоздями приколачивают ноги к коньку, предварительно сделав запилы так, чтобы диагональные стропила продолжали коньковый прогон. Между маурлатом и стропилами нужно сделать подвижным креплением – ползуном.
Устанавливают нарожники. Одной стороной их крепят к диагональным стропилам гвоздями или металлическими накладками, а другой к верхней обвязке беседки. Шаг между ними закладывают 60-70 см.
Полосы гидроизолирующей пленки фиксируют степлером на стропила, нахлестывая одну на другую на 10-15 см. Вдоль стропильных ног гидроизоляцию закрепляют рейками контр-обрешетки.
Настилают сплошную обрешетку, приколачивая пятнадцати миллиметровую ОСБ на гвозди.
Выполняют раскрой кровельного материала и фиксируют его на оцинкованные саморезы или гвозди с каучуковой шляпкой, стыки обрабатывают герметиком.

После сооружения своими руками четырехскатной крыши, беседка практически готова к использованию. Остается лишь установить мебель, добавить текстиль, другие декоративные элементы и позвать гостей!

Видео-инструкция

 Четырехскатная крыша для беседки: конструкция и этапы монтажаПосле хозяйственных и жилых построек начинающие дачники и владельцы частного дома стремятся своими руками обустроить комфортную зону отдыха на приусадебном участке. Так как у большинства россиян процесс восстановления сил после трудовой недели связан с веселыми застольями, жаркой шашлыков на открытом воздухе, ни один двор не может обойтись без красивой беседки. Она создает приятную тень в жаркие дни и защищает от дождя и ветра в непогоду.Содержание статьиЕсли сделать своим руками дом достаточно сложно, то самостоятельная установка беседки под силу даже начинающему строителю, не имеющему практического опыта. Лучший вариант для неопытных мастеров – сооружения квадратной или прямоугольной формы, которым подойдет четырехскатная крыша, делающая незамысловатую конструкцию оригинальной.Внешний вид и эксплуатационные характеристикиЧетырёхскатной крышей для беседки называют крышу, состоящую из четырех скатов. Для сооружений разной геометрии можно сделать различные виды кровли своими руками:

Беседки квадратной формы предполагают сооружение четырехскатной шатровой крыши. Она состоит из четырех треугольных скатов, равных по размеру, которые сходятся в одной точке, без образования конька.

Беседки, имеющие основу в виде прямоугольника, гармонично сочетаются с четырёхскатной крышей вальмового типа. Она состоит из двух скатов трапециевидной формы и двух торцовых в форме треугольника. В верхней части крыши находится конек, располагающийся вдоль длиной стороны прямоугольника.

Она эффективнее защищает от дождевой воды, отводя потоки за счет большего количества скатов.

Большие свесе четырехскатной крыши долго сохраняют тепло, аккумулированное за солнечны день, что очень полезно для долгих вечерних посиделок.

Скаты вальмовой крыши великолепно защищают от назойливых солнечных лучей, при этом оставляя возможность наслаждаться красивым видом на окрестности.

Надежность и жесткость конструкции вальмовой и шатровой крыши не утруждают домовладельцев обслуживанием и текущим ремонтом. Ее даже не придется очищать от снега зимой, так как он соскальзывает, не задерживаясь на поверхности крыши.

Четырехскатная кровля дает возможность строительства своими руками. Так как беседка – небольшой по площади строение, перекрыть его можно самостоятельно силами двух человек.

Доступная цена на необходимые строительные материалы делает четырехскатную кровлю весьма недорогим решением для беседки.

Выбор и подготовка строительных материаловВ ходе строительства своими руками четырехскатной крыши для беседки потребуется древесина для монтажа стропильной системы, пленка для гидроизоляции, кровельный материал и крепежные элементы. Необходимо приобрести:

Брус сечением 100х100 мм или 150х150 мм, который используют для изготовления мауэрлата. Выбирают ровный, прочный брусок, без трещин, следов плесени и гнили. Такой же материал необходим для вертикальных стоек и затяжек.

Доски сечением 50х150 мм и 100х150 мм для изготовления стропильных ног. Учитывайте, что длина диагональных стропил больше рядовых и может превышать размеры стандартных пиломатериалов. Опытные мастера рекомендуют диагональные стропила изготавливать из досок вдвое большей толщины, чем рядовые. Для этого можно либо закупить большего сечения или срастить две стандартные доски.

Необрезная доска 30х100 мм или 40х100 мм для монтажа обрешетки. Так как обрешетку закроет кровельный материал, подойдут пиломатериалы второго или даже третьего сорта.

Рейки 30х30 мм, которые используют в качестве контр-обрешетки.

Ветровая и карнизная доска.

Так как дерево относится к материалам природного происхождения, оно подвержено воздействию бактерий и влажности. Эти неблагоприятные факторы ухудшают состояние стропильной системы, снижая срок службы и приводя к обрушению. Однако антисептическая обработка защитит древесину. Четырехскатная крыша для беседки, которую планируют оборудовать мангалом или жаровней, обрабатывается антипиренами в качестве профилактики возгораний.Конструкция стропильной системыЧтобы сделать четырехскатную крышу для беседки обязательно проводят расчет угла наклона скатов, высоты конька и нагрузки для подбора сечения стропил. Основываясь на полученных результатах составляют чертеж, отражающий размеры и взаимной расположения элементов стропильной системы, которая состоит из:

Мауэрлата, бруса сечением 100х100 или 150х150 мм, который выполняет функции опоры и распределения веса четырехскатной крыши. В беседках эта задача ложится на верхнюю обвязку.

Рядовых стропильных ног, верхней частью опирающихся на коньковый прогон, а нижней – на мауэрлат. Шаг между ними 60-120 см, но не менее 3 единиц с каждой стороны.

Диагональных стропил, расходящихся от конька к углам беседки

Нарожников, которые сверху прикрепляют к диагональным стропила, а снизу к мауэрлату. Они формируют вальмовый скат, расстояние между ними не должно превышать 60-80 см.

Конькового прогона, бруса, соединяющего верхушки вертикальных стоек. К коньковому прогону крепят рядовые стропильные ноги.

Стоек, вертикальных опор, устанавливаемых на затяжки. Стойки служат опорой для конькового прогона, распределяя и передавая вес к несущим столбам, фундаменту.

Затяжек, горизонтальных перемычек между стропильными парами, снижающих распирающую нагрузку на стены беседки.

Обрешетки, которая необходима для настила кровельного покрытия.

Этапы сборкиПосле завершения монтажа своими руками каркаса беседки и настила пола, переходят к устройству четырехскатной крыши, действуя согласно плану:

Верхнюю обвязку каркаса усиливают доской, можно даже в два слоя, нахлестывая друг на друга. Вдоль длинной стороны сооружения к обвязке на металлические уголки крепят балку-затяжку.

Отступая от середины затяжки по 50 см, устанавливают две стойки высотой 100 см. Чтобы во время монтажа стойки сохраняли вертикальное положения, конструкцию укрепляют временными подкосами. Затем верхушки стоек соединяют коньковым прогоном.

Устанавливают рядовые стропильные ноги. Так как в нашем примере коньковый прогон составляет всего 1 м, монтируют по два стропила с каждой стороны, по его краям. То есть шаг между ними составит также 1 м.

Закрепляют диагональные стропила. Гвоздями приколачивают ноги к коньку, предварительно сделав запилы так, чтобы диагональные стропила продолжали коньковый прогон. Между маурлатом и стропилами нужно сделать подвижным креплением – ползуном.

Устанавливают нарожники. Одной стороной их крепят к диагональным стропилам гвоздями или металлическими накладками, а другой к верхней обвязке беседки. Шаг между ними закладывают 60-70 см.

Полосы гидроизолирующей пленки фиксируют степлером на стропила, нахлестывая одну на другую на 10-15 см. Вдоль стропильных ног гидроизоляцию закрепляют рейками контр-обрешетки.

Настилают сплошную обрешетку, приколачивая пятнадцати миллиметровую ОСБ на гвозди.

Выполняют раскрой кровельного материала и фиксируют его на оцинкованные саморезы или гвозди с каучуковой шляпкой, стыки обрабатывают герметиком.

Как сделать 4-х скатную крышу: устройство, узлы, чертежи

Виды четырехскатных крыш

Разновидности: вальмовая и шатровая конструкции

Класс четырехскатных крыш объединяет два вида конструкций, напоминающих в плане квадратный и прямоугольный конверт.

Первая разновидность называется шатровой, вторая – вальмовой. На фоне скатных аналогов их выделяет отсутствие фронтонов, именуемых в кровельном деле щипцами. В сооружении обоих вариантов четырехскатных конструкций используются наслонные и висячие стропила, установка которых производится в соответствии со стандартными технологиями сооружения скатных стропильных систем.

Характерные отличия в рамках четырехскатного класса:

У шатровой крыши все четыре ската имеют форму равнобедренных треугольников, вершины которых сходятся в одной наивысшей точке.

Конька как такового в шатровой конструкции нет, его функцию выполняет центральная опора в наслонных системах или вершина висячей фермы.У вальмовой крыши пара основных скатов имеет трапециевидную конфигурацию, а вторая пара треугольную. От шатрового собрата вальмовая конструкция отличается обязательным присутствием конька, к которому примыкают трапеции верхними основаниями. Треугольные скаты, они же вальмы, примыкают к коньку вершиной, а их стороны состыкованы с наклонными сторонами трапеций.

Исходя из конфигурации крыш в плане, ясно, что шатровые конструкции принято водружать над квадратными строениями, а вальмовые над прямоугольными домами. В качестве покрытия подходят как мягкие, так и жесткие кровельные материалы. Характерную квадратную или прямоугольную форму повторяют чертежи стропильной системы четырехскатной крыши с четко обозначенным расположением элементов в плане и вертикальными проекциями скатов.

Нередко вальмовые и шатровые системы вкупе используются в строительстве одного объекта или эффектно дополняют двускатные, односкатные, ломаные и другие крыши.

Опираться конструкции с четырьмя скатами могут непосредственно на верхний венец деревянного дома или на мауэрлат, служащий верхней обвязкой кирпичных или бетонных стен. Если под каждую стропилину можно найти верхнюю и нижнюю опоры, кровельный каркас сооружается по наслонной технологии.

Установка наслонных стропильных ног проще и доступней для неопытного домашнего кровельщика, которому необходимо учесть, что:

Вопросы крепления мауэрлата и тесно связанного с ним способа установки стропильных ног по правилам решаются на стадии проектирования дома. Если у строения нет внутренней несущей стены или нет возможности соорудить надежные опоры под центральную часть крыши, кроме висячей схемы сборки стропильной системы ничего не подойдет. Правда в большинстве случаев применяется наслонный метод сооружения, для реализации которого надо заранее предусмотреть несущую опору внутри строения.

В устройстве стропильных систем для шатровых и вальмовых четырехскатных крыш используются специфические конструктивные элементы, это:

Диагональные стропильные ноги, формирующие хребтовые соединения скатов. В вальмовых конструкциях диагонали, они же накосные стропила, соединяют консоли конькового прогона с углами крыши.

В шатровых системах накосные ноги соединяют вершину с углами.Нарожники, или стропильные полуноги, устанавливаемые перпендикулярно карнизам. Опираются они на диагональные стропилины, располагаются параллельно друг дружке, потому отличаются разновеликой длиной. Нарожники формируют плоскости шатровых и вальмовых скатов.

Диагональными стропилинами и нарожниками пользуются также для сооружения ендов, только устраиваются тогда вогнутые углы крыши, а не выпуклые как вальмовые.

Вся сложность сооружения каркасов для крыш с четырьмя скатами заключается в установке диагональных стропилин, определяющих результат формирования конструкции. Кроме того накосы обязаны стойко держать нагрузку в полтора раза большую, чем рядовые стропильные ноги скатных крыш.

Потому что они по совместительству работают коньком, т. е. опорой для верхней пятки нарожников.

Если вкратце описать процедуру строительства наслонного каркаса для четырехскатной крыши, то уложиться можно в несколько этапов:

Устройство мауэрлата по кирпичным или бетонным стенам.

Процесс устройства мауэрлата по стенам из бревна или бруса можно упразднить, т. к. его с успехом может заменить верхний венец.Установка центральной опоры для шатровой конструкции или опорного каркаса основной части вальмовой крыши.Монтаж обычных наслонных стропилин: пары для шатровой крыши и определенного проектным решением ряда для вальмовой конструкции.Установка диагональных стропильных ног, соединяющих углы систем с вершиной опоры или крайними точками конька.Изготовление по размеру и крепление нарожников.

В случае применения висячей схемы каркаса стартом строительства шатрового каркаса будет установка треугольной стропильной фермы по центру. Началом монтажа четырехскатной вальмовой стропильной системы станет установка ряда стропильных ферм.

Голландская крыша: классика четырех скатов

Полувальмовая голландская крыша: особая устойчивость

Полувальмовая датская крыша: европейские традиции

Шатровая крыша: идеальные пропорции

Устройство стропильной системы крыши с четырьмя скатами

Вот самый простой пример строительства стандартной вальмовой крыши для небольшого дачного домика:

Этап І. Планирование и проектирование

Этап ІІ. Заготовка конструктивных элементов

Итак, первое, о чем вам придется позаботиться перед тем, как построить четырехскатную крышу – это мауэрлат.

Это балка квадратного либо прямоугольного сечения, которую вы уложите на верхнюю часть стен по всему периметру дома. Она станет опорой для стропил, которые будут передавать на нее нагрузку, и именно эта доска распределит равномерно вес всей крыши на стены дома и фундамент. Идеальный вариант –использовать в качестве мауэрлата брус сечением 15 на 10 см.

Далее вы будете строить стропильные ноги– это основной элемент, который будет создавать собой уклон крыши. Стандартные стропила изготавливаются из доски 50 на 150 мм, а диагональные – 100 на 150 мм.

Понадобятся вам и затяжки, главная задача которых – препятствовать смещению стропильных ног в стороны. Сами затяжки вы будете фиксировать и соединять нижними концами, и для этого запасите доски параметром 50 на 150 метров.

А вот сверху и диагональные стропильные ноги, и стандартные стропила будут сходиться и закрепляться между собой в коньке. Для этого возьмите брус 150 на 100 мм.

Далее, по центру двух противоположных сторон должна быть поперечная балка – лежень, которая служит опорой для стоек, а они, в свою очередь, поддерживают коньковый прогон. Для этой цели подойдет брус с сечением 100 на 100 мм или 100 на 150 мм.

Откосыстанут подпоркой для стропил, который препятствует их сдвигу. Такие вы должны установить их под углом к стойке, для этого возьмите такой же материал, как на лежень.

Далее, важной деталью будет стойка– вертикальный элемент каркаса крыши. Она станет служить опорой для конька. Изготовьте ее из такого же материала, что и мауэрлат.

Не забывайте также о ветровой доске – это горизонтальный элемент, который связал между собой все нижние концы стропил. Вам нужно будет прибить ее к стропилам по внутреннему периметру кровли и таким способом подчеркнуть линию ската. Для этой цели подойдет доска 100 на 50 мм.

А вот для наружной стороны вам понадобится еще одна доска – кобылка, из такого же материала. Такое странное название это доска получила с тех времен, когда ее делали вырезной, в виде лошадиных морд.

А вот самые необычный и сложный элемент четырехскатной крыша – это шпренгель, который придает жесткости всей конструкции. Его главная задача – связать все горизонтальные и вертикальные элементов. Он тоже монтируется под углом, и изготавливается из бруса 100 на 100 мм:

И наконец, если речь идет именно о вальмовой крыше, то единственный элемент, который присутствует исключительно в вальмовых крышах, – это нарожники. Они представляют собой укороченные стропила, которые опираются на диагональной стропильную ногу. Их вы можете изготовить из доски 50 на 150 мм.

В жизни все эти элементы выглядят так:

Подумайте также об утеплителе, гидроизоляционной пленке и доборных кровельных элементах:

Этап ІІІ. Установка чердачного перекрытия

Для стальных ферм подвесное перекрытие обязательно нужно сделать несгораемым, по стальным балкам.

Между такими балками следует уложить сборные железобетонные плиты, а уже на них –легкий утеплитель. Чтобы повысить огнестойкость и долговечность таких несущих конструкций, их нужно делать из железобетона. Причем самые железобетонные несущие конструкции лучше выполнять из крупноразмерных панелей заводского изготовления, чтобы не рисковать.

Этап ІV. Монтаж конькового прогона

В рассчете конькового прогона отталкивайтесь от таких нюансов:

Если же в здании есть капитальные продольные стены, или хотя бы два ряда внутренних столбов, тогда прогонов делают два.

При этом многие стропильные конструкции по длине могут быть составными, а для увеличения жесткости используются ригели.Если же здании нет внутренних опор, тогда здесь наклонные стропила сделать не получится. А поэтому используются специальные строительные фермы, к которым чердачное перекрытие попросту подвешивается. В таком случае стержни, которые расположены по верхнему контуру ферм, образуют верхний пояс строительной ферма, а по нижнему контуру – уже нижний пояс.

Сама решетка фермы образует теперь вертикальные стержни и раскосы – наклонные стержни, которые располагаются между верхним и нижним поясом. Причем такие фермы необязательно изготавливают только из дерева, напротив, сегодня достаточно популярны стальные железобетонные. В процессе самого строительства фермы устанавливают на расстоянии 4-6 метров друг от друга.

Самый простой вариант таких ферм – это шпренгельные, которые состоят из стропильных ног, вертикальной подвески, бабки и затяжек.Если ширина здания достаточно большая, при установке используются строительные фермы или шпренгельные опоры. Но тогда чердачное перекрытие нельзя перекрывать балками, которые будут опираться на одни только стены. Такую конструкцию необходимо подвешивать на стальных хомутах к нижнему поясу фермы, или к затяжке, чтобы образовать, таким образом, подвесные перекрытия.

В этой фотоиллюстрации хорошо видно, как именно стропила нужно крепить к коньку и хребтам:

Этап V. Установка стандартных и диагональных стропил

Итак, диагональные стропильные ноги опираются прямо на конек в зависимости от таких условий:

Все те же принципы нужно соблюдать и при строительстве четырехскатной крыши сложной формы:

У вас получится! Пожалуйста, задавайте свои вопросы в комментариях.

Строительство вальмовой стропильной системы

Разберем один из распространенных примеров устройства вальмовой крышис наслонными стропильными ногами. Опираться им предстоит на балки перекрытия, уложенные поверх мауэрлата.

Жесткое крепление врубкой будет использовано только для фиксации верха стропильных ног на коньковом прогоне, благодаря чему в усилении крепежа мауэрлата необходимости нет. Габариты коробки приведенного в примере дома 8,4×10,8м. Реальные размеры крыши в плане увеличатся с каждой из сторон на величину карнизного свеса, на 40-50см.

Устройство 4 скатной шатровой крыши на примере беседки

Для квадратной беседки 4,5*4,5 метра сделали шатровую крышу, покрытую мягкой черепицей. Угол уклона выбран «пол материал», с учетом снеговых и ветровых нагрузок — 30°. Так как сооружение небольшое, решено делать простую систему (на рисунке ниже).

Расстояние между стропильными ногами получается 2,25 м. При длине стропил до 3,5 м нужна доска 40*200 мм. На обвязку использовали брус 90*140 мм.

Схема стропильной системы шатровой крыши для беседки

Собирали стропильную систему на земле, закрепили на опорных столбах, затем установили сплошной настил из ОСБ, после — покрыли гибкой черепицей.

Сначала собрали обвязку, которая будет крепиться к опорным столбам. Далее установили стропила, которые опираются на середину обвязки.

Порядок действий тут такой: в середине ставим стойку, на вершине которой будут стыковаться стропильные ноги. В данном варианте эта стойка временная, нам нужна она только на время — пока не соединим первые четыре стропила в центе. В других случаях — для больших домов — эта стойка может оставаться.

Порядок сборки шатровой 4-х скатной крыши: собрали обвязку, к ней прикрепили срединные стропильные ноги

Берем доску нужного сечения, прислоняем к стойке в том месте, где будут они соединяться (зависит от нужного угла наклона).

Отмечаем, как надо ее подрезать (вверху, в месте стыка и там, где она стыкуется с обвязкой). Отрезаем все лишнее, еще раз примеряем, корректируем при необходимости. Далее по этой заготовке делаем еще три такие же.

Теперь стропильную систему четырехскатной шатровой крыши можно начать собирать. Больше всего вопросов возникает насчет места соединения стропильных ног в центре. Оптимальный способ — надежный и не слишком сложный — взять кусок бруса подходящего сечения, сделать из него восьмиугольник — для стыковки восьми стропильных ног (четыре угловых и четыре центральных).

Размер граней — по сечению среза стропильных ног

Зафиксировав при помощи гвоздей все четыре центральных элемента стропильной системы, проделываем те же операции с угловыми стропилами: берем одну, примеряем, вырезаем, по сделанному шаблону делаем три копии, монтируем.

Стропильная система 4 скатной вальмовой крыши собрана

По тому же принципу делаем полуноги (укороченные стропила). При желании все соединения можно дополнительно усилить уголками или металлическими пластинами, тогда стропильная система четырехскатной крыши будет более надежной и можно будет не бояться даже в самые сильные снегопады.

Испытания прошли успешно

Собранную систему водружаем на стойки беседки, крепим гвоздями, уголками, закрепляем укосами. После этого можно монтировать обрешетку (в данном случае — сплошную) и настилать кровельный материал.

Полезные видео-инструкции

Кратко с последовательностью и правилами монтажа стропильной системы четырехскатной крыши шатровой и вальмовой категорий ознакомит видео:

Ознакомившись со спецификой устройства и усвоив тонкости монтажа крыш с четырьмя скатами, можно смело приступать к реализации планов по ее сооружению.

Видео-инструкция

Источники:

https://krovgid.com/montazh/chetyrexskatnaya-krysha-svoimi-rukami.html

https://krovgid.com/montazh/stropilnaya-sistema-chetyrexskatnoj-kryshi.html

http://krovlyakrishi.ru/vidy-krysh/chetyrexskatnaya-valmovaya/kak-sdelat-kryshu-svoimi-rukami.html

https://krovgid.com/montazh/chetyrexskatnaya-krysha-svoimi-rukami.html

https://krovgid.com/montazh/stropilnaya-sistema-chetyrexskatnoj-kryshi.html

http://krovlyakrishi.ru/vidy-krysh/chetyrexskatnaya-valmovaya/kak-sdelat-kryshu-svoimi-rukami.html

90 фото постройки своими руками

Классика – конструкция с четырьмя скатами для россиян остается необычной, вызывая ассоциации с заморским укладом. Ее строят, когда хотят применить интересные архитектурные решения, добиться особенного эффекта, который воспринимается иначе, дом выгодно отличается от однообразных строений.

На фото четырехскатной крыши представлено большое разнообразие вариантов, главное – строить в соответствии со всеми правилами, тогда можно будет воспользоваться многочисленными преимуществами.

Разновидности четырехскатных крыш

Делать чертежи четырехскатных крыш самостоятельно – задача трудная: специалисты смогут грамотно выполнить расчеты. Скаты выполняют как равнобедренные треугольники, когда крыша сверху выглядит как квадрат, она является шатровой, а если напоминает прямоугольник, разновидность называется вальмовой.

Классическая вариация

К классике относится вальмовая или голландская крыша, отличающаяся устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям: сильному ветру и обильным снегопадам.

Поверхность конструкции формируют 2 ската в виде трапеции с длинных сторон и 2 ската с треугольной формой с коротких сторон.

Многие современные архитекторы считают, что в эстетическом плане голландская крыша смотрится более презентабельно по сравнению с шатровой. Стропильную систему образуют 4 опорных бруска, они спускаются от скатов к верхним углам сооружения.

2 вида полувальмовой крыши:

Голландская — от боковых скатов отрезают часть от торцевой верхней стороны.
Датская — от боковых скатов отрезают часть от торцевой нижней стороны.

Конструкция голландской крыши

Полувальма объединяет в себе характеристики двускатной и четырехскатной крыши: торцевые скаты представлены в виде треугольников, длина вальма меньше длины боковых скатов в 1,5 – 3 раза.

Конструкция позволяет выполнить установку вертикального окна, она не имеет острого выступа, характерного для двускатной кровли, поэтому крыша выдерживает большие ветровые нагрузки.

Конструкция датской крыши

Эта разновидность вальмовой крыши характеризуется простотой монтажа, необходимо монтировать торцевой скат снизу, оставляя под коньком маленький фронтон.

Датская конструкция дает следующие преимущества пользователям:

Нет необходимости устанавливать проблемные мансардные окна, которым требуется качественная гидроизоляция.
Вариант обеспечивает хорошее естественное освещение мансардного этажа благодаря выполнению вертикального остекления.

Конструкция шатровой крыши

Разновидность крыши устанавливается на строения с квадратным периметром, важный нюанс – у всех скатов должна быть одинаковая форма. Строительство шатровой конструкции является более сложным, если сравнивать с вальмовой: необходимо, чтобы стропила сошлись в одной точке.

Стропильная система

Четырехскатная крыша своими руками — оптимальное решение для всех желающих сэкономить средства семейного бюджета . Последовательность строительных работ:

Этап планирования и проектирования требует много времени, необходимо тщательно продумать каждую деталь. Каким бы легким ни казалось устройство кровли, обязательно сделайте чертеж, что поможет обнаружить недочеты и недостатки.

Если расчет четырехскатной крыши сделан неправильно, исправить ситуацию будет достаточно сложно – в результате ошибки диагональные стропила не соединятся в коньке. Лучше воспользоваться оптимальным вариантом, подготовьте чертеж с помощью одной из специальных графических программ.

Создание модели 3D позволяет увидеть, как будет выглядеть будущая крыша, чтобы подготовить детальный чертеж, обратитесь за профессиональной помощью.

Подготовка конструктивных элементов

Мауэрлат укладывают сверху по периметру стен, его задача – служить опорой стропилам, материалом изготовления является брус 15х10 см.

Уклон крыши делают с помощью стропильных ног, стандартные стропила делают из доски 50Х150 мм, диагональные – 100Х150 мм.

Специальные затяжки не позволяют смещаться стропильным ногам, они фиксируются, а их концы соединяются внизу, для изготовления берут доску 50Х150 м.

Лежень из бруса 100х100 мм или 100х150 мм представляет собой поперечную балку, служащую опорой для стоек, которые держат коньковый прогон.

Откосы не дают стропилам сдвигаться, их устанавливают под углом к стойкам, материл изготовления – брус с теми же размерами, как для изготовления лежня.

На вертикальную стойку опирается конек, ее делают из материала для мауэрлата.

Горизонтальная ветровая доска связывает стропильные концы снизу, ее прибивают к стропилам с внутренней стороны кровли, используя доску 100х50 мм.

С наружной стороны конструкции прикрепляют кобылку – доску из точно такого материала.

Самым сложным элементом считается шпренгель, он придает жесткость крыше, связывающий между собой горизонтальные и вертикальные компоненты. Шпренгель делают из бруса с размерами 100х100 мм, его необходимо устанавливать под углом.

Нарожники или укороченные стропила есть только в вальмовой крыше, их изготавливают из доски 50х150 мм.

Монтаж перекрытия чердака

Подвески крыши лучше изготавливать из стали, для крепления используются специальные хомуты и прогоны, подвесное перекрытие значительно уменьшает нагрузку.

Если фермы стальные, то перекрытие делают несгораемым, между балками из стали укладывают железобетонные плиты сборного типа, а на них помещают легкий утеплитель.

Оптимальный материал для изготовления несущих конструкций – это крупноразмерные панели заводского производства, обладающие высокой огнестойкостью.

Установка прогона конька

Понадобится сделать 2 прогона, если у сооружения имеются капитальные продольные стены или в 2 ряда стоят внутренние столбы. Когда в здании нее предусмотрены внутренние опоры, выполняют строительные фермы и к ним подвешивают перекрытие. Когда ширина дома большая, конструкция подвешивается на стальные хомуты к поясу фермы внизу.

Монтаж стропил

Диагональные стропильные ноги должны опираться на конек, их дополнительно фиксируют с помощью металлической проволоки.

Когда делают один прогон, диагональные ноги прибивают на консоли, а когда прогонов два – их крепят на шпренгельную конструкции, изготовленную из горизонтальной балки со стойками.

Фото четырехскатной крыши

Также рекомендуем посетить:

Крыша

и шатровая: в чем разница?

Это битва двух самых популярных стилей крыш в мире. Двускатная или вальмовая крыша. Кто победит? У них обоих есть свои сильные и слабые стороны, и, если вы не планируете строить новый дом, у вас, вероятно, есть тот, в котором вы застряли, нравится вам это или нет.

«Я бы сказал анекдот про крышу, но это было бы выше вашей головы».
– Какой-то папа

Знание различий между двускатной и шатровой крышей может помочь вам получить скидки на страхование домовладельцев, лучше изолировать и успешно спланировать реконструкцию чердака, поэтому давайте углубимся в эту тему, чтобы вы действительно знали различия между фронтоном и вальмовая крыша.

Что такое шатровая крыша?

Самая старая конструкция с шатровой крышей, которая все еще стоит в США, – это Block House в Клеймонте, штат Делавэр. Он был построен в 1654 году и является единственным сохранившимся строением поселения в этом районе. Однако популярность шатровых крыш в Америке возникла в начале 1700-х годов, вдохновленных британскими архитектурными проектами.

Если вы не видите вертикальное пространство стены, доходящее до вершин крыши, вы, вероятно, смотрите на какой-то тип вальмовой крыши. Крыша скатная со всех сторон и образует между соседними скатами гребень, называемый вальмовой.Базовый дом с шатровой крышей будет иметь 4 наклонные стороны и один горизонтальный гребень наверху.

Вальмовая крыша может иметь несколько разновидностей. Некоторые примеры – это перекрестно-вальтовые, мансардные, капотные, вальмовые, пирамидальные, и в большинстве беседок, которые вы видите, используется конструкция вальмовой крыши в форме восьмиугольника или шестиугольника.

Простая вальмовая крыша

Что такое двускатная крыша?

Первые двускатные крыши начали использовать колонисты в США в начале 1600-х годов. Большинство старейших зданий Америки имеют двускатную крышу.Двускатная крыша – наиболее часто встречающаяся крыша в США.

Вы узнаете ее по как минимум двум скатам и 2 фронтонам с гребнем, идущим от пика к пику. Фронтон – это вертикальная, не наклонная сторона крыши, иногда содержащая окно или вентиляционное отверстие с жалюзи. Если вы видите, что края линии крыши образуют вертикальный треугольник до вершины, это двускатная крыша.

Как и вальмовая крыша, двускатные крыши могут иметь такие вариации, как открытая, коробчатая, двускатная, двускатная, двускатная и голландская двускатная.И двускатная, и голландская двускатная крыша представляют собой гибрид двускатной и вальмовой крыши.

Крыша с откидной крышей частично наклоняет концы верхнего конька вниз в фронтон. Голландская двускатная крыша выглядит как двускатная крыша, построенная поверх вальмовой крыши, нижние части которой скошены со всех сторон.

Простая двускатная крыша

Двускатная крыша

Есть причина, по которой обе конструкции все еще используются сегодня, хотя их конструкции имеют свои плюсы и минусы. При выборе одного из них для новой крыши или при покупке дома следует учитывать несколько факторов.Какая погода в этом районе? Сколько места вам нужно? А как насчет энергоэффективности? Сколько денег вы хотите потратить на строительство?

В заснеженных и дождливых регионах хорошо подходят как шатровые, так и двускатные крыши. Конструкционная прочность вальмовой крыши может выдерживать вес снега сверху, а наклон двускатной крыши может легко сбрасывать дождь и снег. Однако, если вы строите или покупаете дом в районе с сильным ветром или там, где присутствуют штормы, такие как ураганы, шатровая крыша – лучший вариант.

Вальмовые крыши имеют саморегулирующуюся конструкцию, прочную конструкцию, меньшие уклоны и, как правило, имеют меньшую площадь поверхности, способную улавливать сильные порывы ветра. По сравнению с двускатными крышами, где участки с большим уклоном имеют большую тенденцию терять черепицу при сильном ветре, а двускатная сторона может вести себя как воздушный змей, что может привести к разрушению или отслоению крыши. Важно, чтобы двускатная крыша была установлена правильно и с соответствующими распорками.

Если вам нужно больше места для хранения вещей или жилого помещения, выберите двускатную крышу.Вальмовые крыши обычно имеют более низкий потолок на чердаке и в большинстве случаев не позволяют жилое пространство. Их лучше всего использовать как небольшой чердак для хранения вещей. На двускатной крыше достаточно места для хранения вещей и проживания. Добавив окна на фронтоны, вы также можете добавить света в пространство.

У вас также есть возможность добавить слуховые окна к любому типу крыши, но слуховые окна, установленные на двускатной крыше, создают наилучшую планировку пригодного для жизни чердака.

Хотите сэкономить на расходах на электроэнергию? Что ж, действительно сложно сказать, какой вариант лучше.Необходимо учитывать несколько факторов, таких как местный климат, размер пространства под крышей и то, как вы решите его использовать. Например, двухскатная крыша дешевле вентилируется, чем четырехскатная, но если вы используете чердак под двускатной крышей для проживания и добавляете кондиционер, общая экономия вылетает в окно.

Выбор дизайна крыши на основе других факторов, в первую очередь, таких как эстетика, региональные ветры или жилое пространство, может быть лучшим началом, а затем работать над планом энергоэффективности в последнюю очередь.

Если у вас ограниченный бюджет, вам следует выбрать двускатную крышу, а не шатровую, если это возможно в вашем регионе. Двускатная крыша – это простая конструкция с несложной конструкцией, в которой обычно используется меньше материалов. Вальмовые крыши сложны в строительстве и, следовательно, являются более дорогим вариантом. Тем не менее, шатровые крыши требуют меньших затрат на страхование.

Когда речь идет о затратах на перетяжку, они действительно зависят от сложности кровли. Квадрат вместо квадрата, простая двускатная крыша будет дешевле по сравнению со сложной двускатной крышей с множеством пересечений, но иногда двускатная крыша также может быть сложной, например, добавление мансардных окон или дополнительных крыльев к конструкции дома.

Вот краткое сравнение шатровой и двускатной кровли.

	Gable	Hip
Более низкая стоимость строительства?	✔
Более низкая стоимость ремонта?	✔ *
Более низкие расходы на страхование жилья?		✔
Лучшая прочность и долговечность?		✔
Лучшая энергоэффективность?	✔ *
Лучшее хранилище или жилая площадь?	✔

* Сложные конструкции кровли или жилых помещений могут изменить это.

заключение

Вальмовая и двускатная кровля – отличные варианты конструкции крыши. Если вы собираетесь строить, просто убедитесь, что вы хорошо поработали над местным климатом и погодой, прежде чем принимать решение о споре о двускатной или шатровой крыше.

Теперь, когда вы знаете разницу между двускатной и шатровой крышей, меняет ли это ваши планы? Довольны ли вы тем, что у вас уже есть на собственной крыше, или хотите, чтобы вы могли измениться? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.

Марк – ремесленник и дизайнер, имеющий опыт в области сохранения исторических памятников, архитектурных сборных железобетонных изделий и жилищного строительства.

Он жил и реставрировал дома середины века на рубеже веков почти 20 лет.

Подпишитесь сейчас и получите БЕСПЛАТНУЮ электронную книгу!

Что такое шатровая крыша со стоячим фальцем?

Металлочерепица со стоячим фальцем – это долговечное кровельное решение, которое можно использовать как на вальмовой, так и на двускатной крышах.

Что такое шатровые и двускатные крыши?

Шатровая или шатровая крыша – это тип крыши, где каждая сторона крыши наклонена вниз к стенам.Вальма вальмовой крыши – это внешние углы, которые создают две смежные стороны в месте их пересечения.

Шатровые крыши, как правило, имеют довольно пологие скаты, а дома с шатровыми крышами могут также иметь двускатные части или слуховые окна.

Это пример вальмовой крыши

С другой стороны, двускатная крыша имеет крышу с двумя сторонами, которые наклонены вниз к стенам. Стены ограждают концы двускатных крыш, а сам фронтон является частью стены между двумя сторонами крыши.

Это пример двускатной крыши

Вальмовые крыши в целом более сложны, чем двускатные, и для них требуются стропила или фермы.Тем не менее, вальмовая крыша является самозатягивающейся и поэтому намного лучше подходит для районов, подверженных ураганам. Двускатные крыши менее сложные и менее дорогостоящие, но, как правило, более простые и более подвержены повреждениям от ветра.

Однако, если дом или конструкция не очень простые, большинство крыш, как правило, имеют несколько деталей и могут иметь как шатровую, так и двускатную крышу.

Что такое крыша со стоячим фальцем?

Металлические фальцевые крыши представляют собой панели, обычно вертикальные, которые проходят по всей длине крыши (от карниза до конька).Панели либо защелкиваются вместе, либо сшиваются вместе с помощью кровельной фальцевальной машины, которая соединяет панели вместе и создает водонепроницаемую поверхность кровли.

Фальцевую крышу можно узнать по приподнятым вертикальным швам в местах соединения соседних панелей.

Фальцовые крыши со стоячим фальцем могут быть установлены на вальмовых, двускатных или многоцелевых крышах.

Узнать больше о металлической кровле

Лучший способ увеличить прочность и долговечность металлических крыш – это работать с инженером или квалифицированным дистрибьютором / подрядчиком металлических кровельных систем.Вы можете найти дистрибьютора или подрядчика McElroy Metal здесь .

С 1963 года McElroy Metal предоставляет строительной отрасли качественную продукцию и отличное обслуживание клиентов. Штаб-квартира семейного производителя компонентов находится в Боссье-Сити, штат Луизиана, и имеет 13 производственных предприятий по всей территории Соединенных Штатов. Качество, сервис и производительность были краеугольным камнем философии бизнеса McElroy Metal и на протяжении многих лет способствовали успеху компании.Как предпочтительный поставщик услуг, эти ценности будут и дальше лежать в основе модели McElroy Metal наряду с сильной ориентацией на клиента.

Вальмовая крыша против двускатной крыши

Многие люди мало думают о форме крыши, кроме ее эстетической привлекательности. Однако форма крыши на самом деле играет важную роль в ее ветроустойчивости и долговечности. Двумя наиболее распространенными скатными крышами являются двускатная и вальмовая. В этом руководстве будут рассмотрены различия в долговечности и производительности между этими двумя типами крыш.

Как показано ниже, как у двускатной, так и у шатровой крыши есть много практических преимуществ; однако в районах с сильными ветрами и экстремальными погодными условиями двускатные крыши задерживают больше ветра и дождя, что делает их менее надежным выбором. Это руководство не предназначено для того, чтобы увести вас от двускатных крыш, а скорее для того, чтобы подчеркнуть, что они требуют более тщательной оценки и, возможно, дополнительных распорок, чтобы смягчить их недостатки, чтобы они могли противостоять сильным ветрам. Между вальмовой крышей и двускатной крышей всегда найдется компромисс между стоимостью, эстетикой и долговечностью.

Понимание преимуществ и недостатков двускатной крыши по сравнению с четырехскатной крышей

Достоинства вальмовой крыши:

Лучше работает при сильном ветре и экстремальной погоде
Имеет карнизы и желоба по периметру для лучшего дренажа
Предлагает потенциально более низкие ставки страхования жилья.

Недостатки вальмовой крыши

Проектирование и сборка сравнительно сложнее
Дороже двускатной крыши
На чердаке меньше места для хранения из-за уклонов со всех сторон
Ограниченное пространство для солнечных фотоэлектрических панелей

Преимущества двускатной крыши

Простота проектирования и изготовления
Очень экономичная конструкция крыши
Мансарды на чердаке
Легче превратить в дополнительное жилое пространство
Легко вентилируется.

Недостатки двускатной крыши

Склонность к повреждениям при подъеме и раскачивании при сильном ветре
Концы фронтонов, подверженные повреждениям от воды
Простой дизайн можно считать менее эстетичным.

Вальмовая крыша имеет скаты со всех четырех сторон, которые наверху сливаются в гребень. В результате конструкция вальмовой крыши по своей сути закреплена против стеллажа, тогда как двускатная крыша должна быть правильно закреплена, чтобы иметь достаточную прочность.Испытания в аэродинамической трубе шатровой и двускатной крыш Мичем (1992) и Шао и др. (2018) обнаружили, что пиковое давление ветра может быть на 50% ниже в шатровой крыше по сравнению с двускатной крышей. Разница в давлении ветра показана на Рисунке 1.

Рис. 1. Путь ветра и подъемная сила для двускатной крыши, вальмовой крыши и пирамидальной (другой вариант вальмовой) конструкции крыши. (Источник: Keote 2015.)

Подкрепите фермы и стропила для крыш, чтобы они могли противостоять ветровым и сейсмическим нагрузкам независимо от направления

Независимо от типа крыши, она должна быть соответствующим образом закреплена.Производители ферм используют программное обеспечение для анализа того, как силы ветра, указанные в ASCE 7 для конечной расчетной скорости ветра в доме, будут передаваться через стропильную систему и, следовательно, там, где необходимы распорки, как показано на Рисунке 2. Место, где требуются распорки, указано в документация на пакет ферм, и некоторые производители ферм также отмечают места на ферме, где требуются распорки; пример такого тега показан на рисунке 3.

Рис. 2. Пример крепления фермы для противодействия ветровым нагрузкам, как определено программным обеспечением для проектирования, используемым производителями фермы.(Источник: BCSI 2006.)

Рис. 3. Пример бирки требований к распоркам фермы, которую некоторые производители фермы размещают стратегически на ферме, чтобы напоминать установщикам. (Источник: BCSI 2006.)

Несмотря на то, что Раздел R802.10.3 Международного жилищного кодекса (IRC) требует наличия проектной документации ферм, он не требует, чтобы в этих документах были указаны метод и детали использования ограничений или распорок. Таким образом, наклейки, подобные показанной на Рисунке 3, показывают различные варианты сдерживания.В отличие от IRC, Международный Строительный Кодекс (IBC) требует, чтобы метод и детали крепления / крепления были полностью указаны. Многие производители ферм будут придерживаться более высоких стандартов IBC даже в отношении ферм, идущих к жилому проекту.

IRC действительно имеет спецификации по креплению стропильной фермы к верхним плитам в Разделе R602.10.8.2, который делит спецификацию в зависимости от того, относится ли дом к категориям сейсмического проектирования A, B и C или категориям D ₀, D ₁ и D ₂.Один из вариантов сейсмических распорок стропильных ферм в IRC показан на Рисунке 4 (Рисунок R602.10.8.2 (3) в IRC).

Рис. 4. Один из вариантов сейсмической связи между стропильной фермой и пластиной крыши в IRC. (Источник: IRC 2018.)

Распорка фронтона и свес фронтона

Двускатные крыши по своей природе не устойчивы к силам, вызванным ураганами, сильными ветрами и землетрясениями. Соединение между крышей и торцевой стеной фронтона особенно уязвимо и требует крепления.На изображении ниже (рис. 5) показано разрушение стены из-за недостаточного крепления торцевой стены фронтона.

Рис. 5. Разрушение торцевой стены из-за недостаточной жесткости торцевой стены фронтона. (Источник: FEMA 1993.)

Даже при нормальных погодных условиях разница между домом с двускатной крышей и домом с шатровой крышей очевидна. Двускатная торцевая стена дома с двускатной крышей имеет тенденцию испытывать более сильные атмосферные воздействия, чем дом с шатровой крышей. Ниже приведен более яркий пример (рис. 6).

Рис. 6. Эта двускатная торцевая стена демонстрирует значительные атмосферные воздействия из-за воздействия открытого грунта. (Источник: Louie 2020.)

Для предотвращения разрушения торцевой стены фронтона, показанного на Рисунке 5, торцевая стена фронтона должна быть правильно закреплена. Эти распорки показаны на рисунках 7, 8 и 9. Прочность требуемых распорок зависит от пиковых ветровых нагрузок, которые будет испытывать дом в месте своего расположения. Эти ветровые нагрузки определяются с помощью ASCE 7, в котором представлены методы расчета этих давлений ветровой нагрузки.На рисунке 7 показано крепление, типичное для дома, расположенного не в зоне, подверженной ураганам.

Отрицательные силы всасывания, а также циклическая ветровая нагрузка, передаваемая на дом во время урагана или сильного ветра, часто бывают достаточно высокими, поэтому одних только гвоздевых соединений недостаточно, чтобы удерживать элементы вместе. Вместо этого используются металлические соединители, такие как те, что показаны на рисунках 8 и 9. Концевая стена фронтона должна противостоять трем силам за счет прочности соединителя и распорки: 1) подъемное и опускающее давление со стороны крыши, 2) горизонтальное давление и всасывание. силы на стену, и 3) усилия сдвига / сдвига на стену, которые в противном случае опрокинут двускатную крышу, как домино, начиная с торцевой стены фронтона.

Рис. 7. Пример правильно закрепленной фронтальной стены. (Источник: Honor Services 2020.)

Фронтальные торцевые стены в регионах, подверженных ураганам, испытывают на себе силы от давления ветра, которые настолько высоки, что часто требуются металлические соединители, а не гвозди, чтобы противостоять высоким силам, как показано в деталях примера на Рисунках 8 и 9.

Рис. 8. Пример А фермы фронтона и распорки торцевой стены фронтона для дома в районе урагана. (Источник: FEMA 1993.)

Рис. 9. Пример B фермы фронтона и распорки торцевой стены фронтона для дома в районе урагана. (Источник: FEMA 1993.)

Поскольку шатровые крыши, как правило, работают лучше, чем двускатные крыши в ураганах и сильных ветрах, многие компании по страхованию жилья предлагают скидки на дома с шатровыми крышами. Страховой брокер Колуччи (2013) оценивает эту экономию в диапазоне от 100 до 800 долларов в зависимости от других факторов, которые могут изменить размер премии на 50%.Некоторые страховые компании требуют проведения инспекции по снижению воздействия ветра, чтобы получить эту скидку, в то время как у других есть агенты, которые обладают квалификацией, чтобы принять решение самостоятельно. Как правило, дом должен иметь четырехскатную крышу для более чем 90% дома, чтобы соответствовать требованиям.

Для более сложных вариантов этих двух типов крыш, таких как скрещенный двускатный, передний двускатный, голландский двускатный или скрещенный скат, следует помнить о впадинах и открытых вертикальных стенах. Утечки чаще всего возникают в долинах и там, где стена встречается с крышей.Открытые вертикальные стены подвергаются сильному ветровому давлению и ветровому дождю, из-за чего вода может попасть за сайдинг. К тому же сайдинговые материалы и отделка зачастую не так долговечны, как кровельные. В целом, чем сложнее конструкция крыши, тем больше у нее возможностей для протечки воды и тем больше поверхностей будет улавливаться ветром.

границ | Разрушение каркаса в скатных крышах с деревянным каркасом при экстремальных ветровых нагрузках

Введение

Устойчивость домов во время экстремальных ветровых явлений имеет важное значение для обеспечения безопасности жителей, минимизации ущерба внутреннему содержимому и уменьшения финансового бремени для сообществ и страховых компаний.На сегодняшний день проделана значительная работа по устранению часто наблюдаемых видов отказов в жилых домах. Это в первую очередь связано с системами кровли и стеновых обшивок, а также с траекторией вертикальной нагрузки между конструктивными элементами (van de Lindt et al., 2013). Большая часть жилья в Северной Америке состоит из деревянных домов на одну семью (Amini and van de Lindt, 2014; Standohar-Alfano and van de Lindt, 2016). Разрушения кровли жилых домов, а именно разрушение соединений между кровлей и стеной (RTWC) и потеря обшивки крыши, были тщательно изучены из-за их высокой частоты возникновения во время экстремальных ветровых явлений.Плотность домов относительно других построек в любом населенном пункте приводит к высоким затратам, связанным с авариями жилых домов. Например, в Оклахоме с 1989 года две трети из 32 миллиардов долларов застрахованных убытков от торнадо связаны с жилыми постройками (Simmons et al., 2015).

Работа по устранению повреждений жилых крыш с деревянным каркасом важна, потому что потеря одной панели обшивки, которая может произойти при относительно низких скоростях ветра, приведет к проникновению воды. Это часто приводит к потере всего содержимого из-за сильных дождей, сопровождающих ураганы (Sparks et al., 1994). Наблюдения, записанные во время обследований повреждений после урагана, ранее привели к выявлению важных тенденций отказов в различных компонентах здания. Повторяющиеся отказы аналогичных компонентов предполагают, что повсеместное смягчение последствий возможно за счет улучшенных подходов к проектированию и инновационных решений.

Стандартизованный метод оценки скорости ветра в торнадо – это расширенная шкала Фудзита (EF), которая основана на наблюдениях за повреждениями, поскольку, как правило, невозможно напрямую измерить скорость ветра в торнадо (Kopp et al., 2012). Текущая версия EF-Scale (Центр ветроэнергетики и инженерии, 2006) предоставляет оценки скорости ветра для 28 категорий обычных конструкций и растительности, называемых индикаторами ущерба (DI). Для каждого DI шкала EF использует концепцию степеней повреждения (DOD). DOD описывают последовательные режимы повреждения, которые обычно наблюдаются для определенных DI. Каждый DOD связан с минимальной, максимальной и ожидаемой скоростью ветра. Эти значения представляют собой диапазон расчетных скоростей ветра, необходимых для нанесения указанного ущерба (Центр науки и техники ветра, 2006; Mehta, 2013).Их можно связать со скоростями ветра по шкале EF, чтобы оценить интенсивность торнадо, от EF0 до EF5. В настоящем исследовании особый интерес представляет DI для резиденций на одну и две семьи (FR12). DOD-4 и DOD-6, которые имеют отношение к разрушениям кровли FR12, описаны в таблице 1. DOD-7, относящийся к обрушению стены, также включен, потому что он происходит в том же диапазоне скоростей ветра, что и DOD. -6 и часто может возникать в результате обрушения кровли.

Таблица 1 .Описание степени повреждения (DOD) и оценки скорости ветра для рассматриваемых видов отказов в индикаторе ущерба для одно- и двухквартирных домов (FR12).

На рисунке 1 показан пример типичного разрушения оболочки, а на рисунке 2 показан отказ RTWC. Как уже упоминалось, большинство прошлых исследований повреждения кровли сосредоточено на этих двух режимах отказа. Очевидно, что оценки скорости ветра для повреждения кровли в шкале EF в значительной степени основаны на этих хорошо изученных режимах. Хотя DOD-6 охватывает все возможные режимы серьезных разрушений кровли, обзор доступной литературы показывает, что текущее понимание DOD-6 ограничивается исследованиями, сфокусированными на отказах RTWC.DOD-6 может произойти при ожидаемой скорости ветра 122 миль в час (Таблица 1). Эта скорость ветра соответствует относительно слабым торнадо EF2 (Wind Science and Engineering Center, 2006). DOD-4 возникает при более низких скоростях ветра. Было замечено, что двускатные крыши плохо работают в этих режимах, особенно DOD-6, по сравнению с соседними шатровыми крышами аналогичной конструкции. Фактически, в списке FR12 по канадской шкале EF (Environment Canada, 2013) отмечается, что для домов с шатровыми крышами можно предположить верхнюю границу скорости ветра для DOD 4 и 6.Это противоречит исходной документации EF-Scale (Wind Science and Engineering Center, 2006), в которой указывается, что нижняя граница DOD-6 связана с неадекватной конструкцией или большими выступами, а верхняя граница связана с улучшенной конструкцией, такой как использование ураганных ремней. Разница между этими двумя версиями шкалы EF является важным моментом, который требует дальнейшего исследования, как указали Гаванский и Копп (2017).

Рисунок 1 .Пример разрушения обшивки крыши, соответствующий DOD-4 (источник изображения: доктор Дэвид Преватт из Университета Флориды).

Рисунок 2 . Пример отказа соединения крыши со стеной, соответствующий DOD-6 (источник изображения: д-р Дэвид Преватт).

Крыши жилых домов могут быть построены с использованием различных форм и уклонов. Многие включают слуховые окна или другие дефекты для покрытия домов неправильной формы. Из различных форм крыш, возможных при строительстве деревянных каркасов, наиболее распространенными в Северной Америке являются двускатные и шатровые крыши или их композиты (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Обследования повреждений после ураганов и последующие исследования часто выявляли несоответствие в повреждениях между различными геометрическими формами жилых крыш (Meecham, 1992). Как правило, шатровые крыши работают лучше, чем крыши других форм. Анализ хрупкости, проведенный Kopp et al. (2016) и Gavanski and Kopp (2017) даже предположили, что единый DI для жилых конструкций в шкале EF может быть неадекватным из-за значительных различий в оценках скорости ветра для разной формы крыши, хотя это не было количественно оценено. в обследованиях повреждений.

В нескольких прошлых исследованиях изучались превосходные характеристики домов с шатровой крышей (Meecham et al., 1991; Meecham, 1992), с некоторыми более поздними работами, непосредственно исследующими поведение шатровой крыши в отношении обшивки крыши (DOD-4) и RTWC ( DOD-6) (Henderson et al., 2013; Kopp et al., 2016). Meecham et al. (1991) провели испытания в аэродинамической трубе, чтобы улучшить техническое понимание характеристик вальмовой крыши, и обнаружили, что существует важная взаимосвязь между распределением давления и базовой конфигурацией каркаса в крышах с деревянным каркасом.Несмотря на значительные различия между распределениями давления, зарегистрированными для моделей двускатной и шатровой крыши, общие моменты подъема и опрокидывания крыши оказались весьма схожими. Это подтвердило, что предпочтительная аэродинамическая геометрия – не единственная причина улучшения характеристик вальмовых крыш.

Результаты

Meecham et al. (Meecham et al., 1991) показали, что ориентация элементов каркаса в шатровой крыше относительно распределения подъема обеспечивает дополнительную устойчивость.Напротив, форма двускатной крыши вызывает более высокие локальные пиковые давления, а ориентация элементов каркаса приводит к менее благоприятному распределению нагрузки. В дополнение к этому, вальмовые крыши имеют RTWC по всему периметру, в то время как двускатные крыши соединяются со стеновым каркасом только по двум противоположным стенам. Считается, что в сочетании с улучшенным распределением нагрузки в стропильных шатровых крышах эти факторы делают шатровые крыши значительно более устойчивыми к повреждениям в результате обычных видов разрушения кровли.Это также подтверждается анализом хрупкости (Kopp et al., 2016; Gavanski and Kopp, 2017).

Один из вопросов, который возникает из-за высоких скоростей ветра, полученных при анализе хрупкости конкретных видов отказов, заключается в том, становятся ли другие режимы слабым звеном в шатровых крышах. Другими словами, разрушится ли структура по-другому, а не RTWC? Цель данной статьи – изучить, возможны ли дополнительные неизученные режимы отказов, и, если они есть, понять условия, необходимые для их возникновения.В данной статье представлен анализ и результаты двумерных численных моделей для стропильных и рамно-скатных крыш с целью изучения этого момента. Анализ результатов обследования также используется для подтверждения гипотезы о том, что другие виды отказов достаточно распространены для вальмовых крыш.

Анализ повреждений

Данные недавних событий в Соединенных Штатах были получены для изучения в настоящем исследовании. Эти данные были собраны после разрушительных торнадо на юге США, включая торнадо в Мур, Оклахома в 2013 году (EF5) и торнадо в Таскалузе, Алабама (EF4) и Джоплин, штат Миссури (EF5) в 2011 году.Их предоставил авторам доктор Дэвид Преватт из Университета Флориды. Группы судебно-медицинской экспертизы, состоящие из исследователей, инженеров и студентов, провели дни после этих событий, исследуя пострадавшие районы и документируя наблюдаемые повреждения. Их отчеты об этих торнадо можно найти в литературе (Prevatt et al., 2011, 2013; Graettinger et al., 2014). Объединенная база данных предоставляет тысячи изображений повреждений домов, от потери обшивки до полного разрушения.

Торнадо в Мур, штат Оклахома, был определен как событие EF5 с повреждениями в диапазоне от EF0 до EF5, наблюдаемых на пути торнадо.В результате этого события погибли 24 человека и, по оценкам, был нанесен экономический ущерб до 3 миллиардов долларов (Graettinger et al., 2014). Ветры EF0 – EF2 обычно составляют около 85% площади повреждения сильного торнадо EF4 или EF5, и поэтому можно определить множество стадий развития повреждений. Обследование, проведенное после этого события, дало информацию для последующих исследований, включая определение новых методов для улучшенных обследований повреждений, анализа хрупкости компонентов дома и разработки улучшенных лабораторных моделей торнадо (Graettinger et al., 2014). Это также привело к изменениям в строительном кодексе Мура, штат Оклахома, таким образом, что к домам с деревянным каркасом были предъявлены новые предписывающие требования для смягчения ущерба до DOD-6 (Ramseyer et al., 2014).

Необработанная база данных фотографий, сделанных после торнадо Мура, Таскалуса и Джоплина, используется в настоящем исследовании для изучения природы разрушения вальмовой крыши. В данных выявляется множество случаев частичного разрушения вальмовой крыши. Как и в случае результатов анализа хрупкости, проведенного Kopp et al. (2016), наблюдаемые разрушения вызывают дополнительные вопросы относительно вероятности и условий, при которых могут произойти частичные разрушения вальмовой крыши.Отдельные примеры наблюдаемых отказов от Мура показаны на рисунке 3 и обсуждаются ниже.

Рисунок 3 . Разрушение вальмовой крыши в Мур, штат Оклахома, после торнадо EF5 21 мая 2013 года. (A) Разрушение передней стороны вальмовых крыш соседних рам с прямоугольной рамой. (B) Отказ передней стороны вальмовой крыши рамочного каркаса с видимым неповрежденным обрамлением противоположной стороны. (C) Разрушение каркаса и обшивки комбинированной вальмовой / двускатной крыши (источник изображения: Dr.Дэвид Преватт).

На рис. 3А показаны соседние дома с шатровыми крышами, которые демонстрируют аналогичные повреждения передней поверхности крыши. RTWC, кажется, целы по оставшемуся периметру крыши, и очевидно, что несколько элементов каркаса крыши вышли из строя или были удалены, в дополнение к обшивке, покрывающей эту часть. На правой стороне фотографии оставшаяся часть крыши провисает, что дополнительно указывает на то, что нижележащая рама вышла из строя. Дома, показанные на рисунке 3A, были расположены вдоль Кайл Драйв на западной окраине Мура, штат Оклахома.Несколько домов на этом коротком участке имели аналогичные дефекты каркаса вальмовой крыши и были построены примерно в 2006 году (Graettinger et al., 2014). Изучение фотографий повреждений в этом районе показывает, что из домов с повреждениями крыши DOD-4 или DOD-6, 40% оказались разрушенными из-за аналогичных частичных повреждений. В этих случаях кажется, что рама вышла из строя из-за прибитых соединений между элементами, поскольку сломанных пиломатериалов не видно. В следующем разделе будут представлены дополнительные статистические данные и наблюдения из двух выбранных районов после торнадо в Джоплине, штат Миссури.

На рис. 3В показан отказ, аналогичный показанному на рис. 3А, но с более крутой крышей. RTWC выглядят целыми, и видна большая открытая полость, где были удалены как элементы каркаса, так и оболочка. Как и на рисунке 3A, очевидно, что эта крыша не страдала исключительно от потери обшивки, хотя следует отметить меньшую площадь потери обшивки в правой части фотографии. Отсутствие видимых внутренних элементов в полости, особенно тех, которые поддерживают неповрежденную противоположную сторону крыши, убедительно свидетельствует о том, что эта крыша была построена как конструкция из стержневого каркаса, в отличие от той, которая содержала сборные фермы.По имеющимся данным, многие из неудачных вальмовых крыш использовали каркас из палок.

На рис. 3С показано частичное разрушение комбинированной вальмовой / двускатной крыши. Этот отказ отличается от тех, что показаны на рисунках 3A, B, поскольку очевиден отказ материала деревянных элементов. RTWC, кажется, целы, нижняя часть крыши потеряла только обшивку с правой стороны и элементы каркаса, помимо обшивки, слева. Возле пика крыши каркас разрушился с обеих сторон.Эта структура, по-видимому, содержит либо фермы, либо стержневой каркас с прочными соединениями. Как показано на рисунке чуть выше RTWC, элементы были соединены или усилены иным образом с помощью деревянных пластин, прибитых гвоздями.

При осмотре повреждений, показанных на Рисунке 3, и аналогичных повреждений на доступных фотографиях становится очевидно, что возможны частичные разрушения каркаса, повторяющиеся режимы разрушения, возникающие в вальмовых крышах. При сравнении этих отказов вальмовой крыши с близлежащими конструкциями на основе данных было определено, что разрушения каркаса могут определяться в некоторых шатровых крышах при скорости ветра EF2, а не разрушениями RTWC или потерей обшивки.Также отмечается, что конструкция крыши может иметь значение. Наблюдаемые отказы рамных рам особенно подсказывают, что характеристики крыш с рамными каркасами следует отличать от характеристик стропильных конструкций при анализе и проектировании, а также в настоящем исследовании.

Статистический анализ возникновения отказов

Для полного анализа возникновения частичных отказов каркаса крыши все наблюдаемые повреждения в пределах диапазонов DOD-4 и DOD-6 должны быть классифицированы, чтобы определить, связаны ли наблюдаемые отказы с обшивкой, RTWC или каркасом крыши.Сортировка данных по районам предлагает дополнительную информацию о тенденциях в небольших регионах по сравнению со всем треком ущерба от события. Как уже упоминалось, данные опроса, предоставленные Университетом Флориды, включают базу данных фотографий. Также предоставляется список всех фотографий, которые использовались для оценки события, включая долготу, широту и рейтинг EF-Scale в каждом месте. Эти данные были нанесены на карту и помечены цветными метками, чтобы представить рейтинг EF-Scale. Образец полученной карты показан на рисунке 4.На этой карте показаны две области, проанализированные для получения представленных здесь предварительных статистических данных. Эти районы были расположены на западном конце пути разрушения. Анализируются только данные, соответствующие повреждениям EF1, EF2 и EF3, поскольку эти рейтинги соответствуют скоростям ветра DOD-4 и DOD-6 для крыш жилых домов. На рисунке рейтинги EF1, EF2 и EF3 представлены желтыми, оранжевыми и красными булавками соответственно.

Рисунок 4 . Западный конец пути повреждения торнадо после торнадо 22 мая 2011 г. в Джоплине, Миссури; регионы настоящего исследования обведены белым.

Анализируются две области исследования, обведенные белым цветом на Рисунке 4, и оценивается возникновение различных видов отказов. Фотографии повреждений в отмеченных местах были изучены, и отмечен предполагаемый тип отказа. При этом просмотре данных каждое отдельное жилище оценивалось на предмет того, было ли повреждение вызвано RTWC, обшивкой или повреждением каркаса. Помимо повреждений кровли, включаются разрушения стен, соответствующие DOD-7. Районы исследования были выбраны на основе характеристик домов.Исторические снимки из Google Earth используются для определения первоначальной формы изученных крыш. В районе 1 в левой части рисунка 4 обнаружены дома, которые казались более новыми, в большинстве своем с крутыми шатровыми крышами и большими строениями. Дома в Районе 2 в основном выглядят более старыми каменными домами с неглубокими крышами с деревянным каркасом.

Результаты статистического анализа показаны в Таблице 2. Как показано, в Районе 1 56% домов с соответствующим повреждением вышли из строя из-за частичного разрушения каркаса, в то время как 35% показали признаки отказа RTWC.На Рисунке 5 показан пример крутых вальмовых крыш, видимых повсюду в этом районе, с аэрофотоснимком, показывающим, как повреждение повлияло на площадь поверхности крыши. Во многих случаях были удалены самые большие поверхности крыши, в то время как части конструкции, закрывающие меньшие пространства, остались на месте. Многие из этих построек, по всей видимости, были рамно-рамочной конструкции.

Таблица 2 . Возникновение режимов разрушения кровли жилых домов в отдельных районах Джоплина, штат Мичиган.

Рисунок 5 . Пример типичного разрушения вальмовой крыши в Районе 1, включая аэрофотоснимок, показывающий след частичного разрушения (источник изображения: д-р Дэвид Преватт, Google Earth).

Возникновение типов отказов в Районе 2 отличается от такового в Районе 1; Распределение отказов кровли более равномерно по трем режимам, в то время как в Районе 1 наблюдается более высокая частота отказов, которые могут рассматриваться как серьезные отказы кровли, т. е. подпадающие под DOD-6.В Районе 2 33% показали частичные разрушения каркаса, в то время как 37 и 30% пострадали от отказов RTWC и обшивки, соответственно. Чтобы понять прогрессию повреждения, дома, в которых обрушились стены, подсчитываются на основе наблюдаемого режима разрушения крыши, который, как предполагается, предшествует повреждению стены. Например, в Районе 1 10% домов пострадали от частичного разрушения каркаса крыши и обрушения стен, в то время как 8% пострадали от разрушения RTWC и обрушения стен. Это приводит к 18% случаев обрушения стен в регионе. Взаимосвязь между режимами разрушения стен и кровли требует дальнейшего изучения для определения причинных эффектов каждого режима разрушения крыши.

Сдвиг в возникновении определенных видов отказов между двумя регионами может быть результатом нескольких факторов; однако следует отметить, что многие дома в Районе 2, по всей видимости, были более старой постройки, чем дома в Районе 1, и имели пологую крышу. Хотя это наблюдение может указывать на то, что наклон крыши способствует возникновению разрушения каркаса, неясно, какие другие факторы могли иметь дополнительное влияние. Например, отсутствие боковых ограждений в старых домах могло привести к учащению случаев обрушения стен.В примере, показанном на Рисунке 6, произошел частичный отказ каркаса крыши. Однако этот сбой мог произойти из-за обломков деревьев, видимых на вершине разрушенной крыши. Другие случаи частичного отказа в Районе 2 также неоднозначны, и поскольку Район 2 находился с подветренной стороны от Района 1, обломки, вероятно, играли большую роль. В любом случае, в обоих регионах частичные отказы возникают по крайней мере так же часто, как и другие виды отказов кровли. Требуется дополнительная работа для получения полного набора статистических данных об этих сбоях и более точного определения региональных условий, которые могут способствовать их возникновению.

Рисунок 6 . Частичное обрушение вальмовой крыши в районе 2 (источник изображения: д-р Дэвид Преватт).

Аналитический метод

Подход и предположения

Разработан и проверен метод численного моделирования для анализа эффектов внутренней нагрузки и прочностных характеристик компонентов деревянной каркасной крыши при ветровом подъеме. После разработки модели для получения сил стержня рассчитываются возможности элемента. Результаты выбранного метода моделирования методом конечных элементов объединяются с расчетными значениями пропускной способности элементов.Это позволяет оценить прочностные характеристики структурных компонентов в форме относительных соотношений спроса и мощности (D / C) и определить возможные места уязвимости. В настоящей работе термин «элемент» относится как к элементам деревянного каркаса, так и к соединениям между ними. Оба типа элементов составляют звенья на вертикальном пути нагрузки, и потенциальные отказы могут возникать в любом из них. Подробное объяснение этой работы можно найти в исследовании Стивенсона (2017).

Различия между методами строительства крыши, такими как фермовый каркас и стержневой каркас, оцениваются для определения относительной вероятности разрушения каркаса каждого типа. Возможности элементов каркаса крыши также сравниваются с мощностью RTWC, чтобы обеспечить точку отсчета для соотнесения настоящих результатов с обычно наблюдаемыми видами отказов с хорошо установленными скоростями ветра (т. Е. DOD-6). Принятие правильности конструкции в анализах позволяет выявить пробелы в текущем проекте, если обнаруживается вероятность отказа.В противном случае результаты подтвердили бы ненадлежащее строительство в домах с наблюдаемыми неисправностями.

Анализ спроса и мощности секций стропильной и каркасной крыши

Чтобы понять возможность выхода из строя элемента или соединения в каркасе вальмовой крыши, необходимо определить воздействие нагрузки от ветрового подъема на элементы каркаса и сравнить их со способностями элементов противостоять этим воздействиям. Точный анализ деревянных конструкций должен учитывать анизотропные свойства древесины, сложное поведение соединений и многочисленные возможные виды отказов.В опубликованной литературе представлена подробная информация о моделировании нелинейного поведения и установлении критериев отказа для определенных компонентов крыши, но имеется ограниченная информация о других элементах и конструкции с рамой. Чтобы получить сопоставимые результаты и использовать согласованные методы для различных типов конструкций, анализ всех конструкций для настоящего исследования ограничен линейным диапазоном поведения материала. Элементы, которые могут выйти из строя первыми, идентифицируются на основе относительных линейных соотношений D / C.Этого достаточно, чтобы проверить гипотезу о частичных отказах каркаса, хотя для построения кривых хрупкости потребуется дальнейший анализ.

Чтобы наблюдать влияние линейной нагрузки на элементы и соединения кровельной системы, силы элементов рассчитываются посредством моделирования методом конечных элементов с использованием SAP2000. Отдельные фермы и компоненты крыш с решетчатой рамой моделируются при равномерном отрицательном внешнем давлении, и полученные осевые силы и моменты используются для оценки требований к каждому элементу.Как уже упоминалось, дополнительные сведения о методе проверки и анализа модели предоставлены Стивенсоном (2017).

Конструкции вальмовых крыш, используемые в анализе

При строительстве деревянных каркасов в Канаде и США используются аналогичные подходы, в которых преобладают предписывающие или традиционные конструкции (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014). Для конструкции крыши эти подходы состоят из следующих документов, таких как Международный жилищный кодекс или Часть 9 Национального строительного кодекса Канады, чтобы определить размер элементов, расстояние между ними и требования к крепежным элементам.В Канаде эти требования взяты из табличных значений, основанных на расчетных снеговых нагрузках.

Предписательный проект включает в себя как крыши с рамой, так и фермы, хотя сами фермы должны быть спроектированы и поставляться с инструкциями по уходу, обращению и установке на месте. Фермы, соединенные металлическими пластинами (MPC), спроектированы на основе распределения вторичной нагрузки компаниями, специализирующимися на их производстве. Они становятся преобладающей формой строительства крыш новых жилых домов, по крайней мере, в Канаде (Canada Mortgage and Housing Corporation, 2014).Тем не менее, рамная конструкция все еще используется, и большая часть стареющего жилищного фонда состоит из конструкции палки-каркаса. Как ферменные, так и рамные конструкции требуют рассмотрения в настоящем исследовании, поскольку согласно имеющимся данным обследования, оба типа кровли не работают.

Двухмерный анализ D / C в этой работе использует одну ферму MPC, основанную на тех, которые использовались в полномасштабной вальмовой крыше, испытанной Хендерсоном и др. (2013). Рисунок 7 иллюстрирует схему фермы; из-за симметрии показана только половина фермы.После анализа фермы была спроектирована вальмовая крыша с рамной рамой, которая соответствовала профилю и геометрии плана ферменной крыши от Хендерсона и др. (2013), чтобы провести сравнение.

Рисунок 7 . Половина моделируемой фермы с маркированными соединениями и элементами.

Для крыши с решетчатым каркасом, Раздел 9.23 NBCC (Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам, 2010) используется для определения соответствующих требований к размещению и размеру элементов в дополнение к минимальному количеству и направлению гвоздей в каждом стыке.Результирующая структура проиллюстрирована на рисунке 8 с помеченными размерами элементов и расстоянием между ними. Компоновка элементов крыш с решетчатой рамой способствует разделению нагрузки между гранями и отдельными элементами крыши. Вальмовые стропила переносят нагрузки между элементами на смежных гранях крыши, а обшивка играет роль в эффектах системы между элементами на одной стороне. Из-за такой схемы невозможно извлечь двумерное поперечное сечение крыши для анализа, как это было сделано в случае ферменной крыши.Вместо этого настоящий анализ крыши с прямоугольной рамой упрощается путем изучения одного типичного домкрата. При осмотре стропила, ближайшие к центру крыши, считаются наиболее востребованными из-за давления на крышу из-за самых длинных безопорных пролетов. Ожидается, что центральные домкраты будут испытывать самые высокие моменты и внутренние силы сдвига, а их соединения должны будут выдерживать самые большие опорные реакции. Грани крыши идентичны, поэтому выбранный домкрат-стропила, показанный на рисунке 9, представляет собой четыре разных домкрата внутри крыши.

Рисунок 8 . Вид сверху спроектированной рамной вальмовой крыши.

Рисунок 9 . Иллюстрация стропила домкрата, выбранных для анализа стержневой рамы.

Численное моделирование шатровых крыш с деревянным каркасом

Стратегия разработки модели в этом исследовании заключается в том, чтобы оценить, можно ли использовать более одного упрощенного аналога модели в комбинации, чтобы получить максимально возможное влияние нагрузки на каждый элемент фермы. Такой подход к огибающей был сочтен подходящим для настоящих целей, потому что, сравнивая емкость каждого элемента с его наихудшим сценарием нагрузки, все уязвимые элементы могут быть идентифицированы без траты вычислительных или экспериментальных ресурсов на получение достаточных данных, чтобы сделать возможным нелинейное моделирование.Еще одно преимущество использования максимальных сил состоит в том, что они могут выявить критические условия, которые возможны, но, возможно, не учитывались ранее.

Установлено, что максимальный спрос на каркас фермы постоянно достигается за счет комбинации двух аналогов модели. Одна из моделей использует все шарнирные соединения, а другая – все жесткие соединения. Геометрический аналог моделируется таким образом, что элементы пояса фермы воздействуют на их нижние грани, а элементы перемычки моделируются вдоль их центроидов.Для корпуса фермы результаты усилий стержня и шарниров извлекаются из обеих моделей и обрабатываются для получения максимальных значений нагрузки на элементы фермы. Максимальный спрос на стропильную планку с рамой также получают от двух моделей; один с шарнирными опорами, а другой – с жесткими опорами. В случае каркасной конструкции расчет отдельного стропила можно легко выполнить с помощью ручных расчетов. Тем не менее, SAP2000 используется для того, чтобы выбранные стропила можно было смоделировать с закрепленным и жестким шарниром на опорах и получить результаты максимального усилия в обоих случаях, аналогично методу, используемому в анализе фермы.

Анализ D / C выполняется с использованием результатов спроса по моделям фермы с равномерным подъемом 3,25 фунта / дюйм (0,57 Н / мм). Поднимающие силы ветра моделируются как отрицательное внешнее давление, действующее перпендикулярно поверхности крыши, а вес конструкции учитывается как статическая нагрузка. Эта нагрузка рассчитывается на основе процедуры определения направления из ASCE 7-10 (Structural Engineering Institute, 2010) с использованием базовой скорости ветра 71,5 миль в час (115 км / ч). Путем предварительного моделирования было установлено, что эта скорость ветра соответствует точке, в которой отношение D / C для RTWC равно 1.Считается, что это представляет собой подъемную силу, при которой ожидается выход из строя первого элемента фермы. Для случая стержневой рамы давление, соответствующее 71,5 миль в час, умножается на площадь притока, поддерживаемую стропилами, в результате получается равномерно распределенная нагрузка 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

Важно отметить, что базовая скорость ветра 71,5 миль в час не отражает скорости ветра торнадо и требует корректировки, чтобы можно было провести прямое сравнение с DOD-6 для жилых построек.Однако на основании этого результата из литературы можно сделать некоторые наблюдения. Моррисон и Копп (2011) протестировали соединения ногтя на пальце ноги при реалистичной ветровой нагрузке и аналогичным образом связали результаты прочности с основной системой сопротивления ветровой нагрузке, а также с расчетными скоростями ветра компонентов и обшивки, используемыми в ACSE 7-05. Скорость ветра 71,5 миль в час согласуется с оценками, приведенными в Таблице 5 Моррисона и Коппа, которые не учитывают распределение нагрузки между соседними соединениями. При рассмотрении распределения нагрузки расчетные скорости ветра по Моррисону и Коппу (2011) увеличиваются.

Применяемая скорость ветра 71,5 миль в час намного ниже, чем скорость ветра при разрушениях, оцененная по результатам анализа хрупкости, проведенного Коппом и др. (2016) и Гаванский и Копп (2017). Оба исследования рассматривали распределение нагрузки и обнаружили, что при средней вероятности отказа скорость ветра, вызывающая отказ RTWC в откидной крыше, составляет почти 155 миль в час (250 км / ч). Помимо несоответствия из-за распределения нагрузки, различные предположения относительно внутреннего давления, формы крыши и направления ветра могут привести к значительным различиям в расчетных скоростях ветра.Важно напомнить, что настоящее двумерное исследование сосредоточено на относительной уязвимости в пределах каркаса вальмовой крыши и не претендует на определение скорости ветра при разрушении. Согласие между скорректированной скоростью ветра и оценками ASCE 7-05 Моррисона и Коппа подтверждает точность методологии.

Расчет мощности

Минимальные мощности каждого элемента в моделях рассчитываются для сравнения с максимальной потребностью в анализе D / C. Фермы в Henderson et al.(Henderson et al., 2013) вальмовая крыша использовала пиломатериалы SPF № 2, соединенные между собой анкерными плитами MiTek MII-20. Паспорта прочности плит, подготовленные производителем в соответствии с канадскими требованиями к испытаниям анкерных плит (Институт исследований в строительстве, 2009 г.), были получены и используются при расчетах грузоподъемности. По сравнению с оценкой потенциала участников, которая проводится на основе табличных значений в Канадском справочнике по дизайну древесины (Canadian Wood Council / Canadian Standards Association, 2010), совместные мощности требуют значительных усилий для точной оценки.Для расчетов пропускной способности соединений в этом исследовании используются технические требования к конструкции ферм MPC Канадского института решетчатых пластин (2014 г.), в дополнение к уравнению, предложенному в Lewis et al. (2006) по моменту подключения мощности.

Расчеты совместных нагрузок включают определение пропускной способности стальной пластины, деревянного элемента и взаимодействия между ними в соответствующих направлениях (Институт опорных пластин, 2007 г .; Канадский институт опорных пластин, 2014 г.). В случае стержневой рамы возможности соединения двух опор с помощью гвоздей оцениваются на основе расчетных значений без учета факторов и уравнений из Канадского справочника по дизайну древесины (Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов, 2010).В зависимости от направления нагрузки, необходимые расчеты опорной способности включают в себя сопротивление выдергиванию гвоздя и поперечное сопротивление.

Уравнения пропускной способности кода обычно включают коэффициенты сопротивления материала, которые не учитываются в этом анализе постоянного тока. Уравнение из исследования Lewis et al. (2006) не включает факторы сопротивления, но обсуждение и результаты их исследования показали, что предложенное уравнение было скорректировано, чтобы включить собственный коэффициент безопасности, равный 1.5. Этот запас прочности исключен в текущем анализе. Примеры расчетов мощности и примечания, включая соответствующие кодовые уравнения и пункты, для всех требуемых режимов совместной мощности предоставлены Стивенсоном (2017). Для справки, на Рисунке 7 показаны соединения и элементы фермы, помеченные в соответствии с условными обозначениями, используемыми в анализе, а на Рисунке 9 показано, что это для смоделированного домкрата для стропил.

Результаты спроса и мощности

Отдельные таблицы результатов максимального спроса и минимальной мощности приведены Стивенсоном (2017).В настоящей статье предельные отношения D / C для каждого элемента моделей фермы и стропила показаны в таблицах 3 и 4 соответственно. «Уязвимые» элементы – те, у которых отношение D / C ближе всего к 1 – выделены жирным шрифтом. Соединения со значениями D / C «N / A» либо развивают сжатие в результатах модели, либо содержат элементы, которые являются непрерывными и, следовательно, передают нагрузку через элемент, а не соединение. Результаты из таблицы 3 также схематично показаны на рисунке 10. Как видно, отношения D / C для элементов и соединений сильно различаются по всей ферме.

Таблица 3 . Соотношения нагрузки и мощности (D / C) и определяющие режимы отказа для смоделированной фермы при подъеме на 3,25 фунта / дюйм (0,57 Н / мм).

Таблица 4 . Соотношения между стержнями и совместными нагрузками (D / C) для смоделированной секции рукояти-рамы при подъеме на 2,17 фунта / дюйм (0,38 Н / мм).

Рисунок 10 . Схема расположения неисправностей в ферме, основанная на результатах анализа потребности в мощности (D / C).

Предварительные результаты, полученные при анализе фермы вальмовой крыши, показывают, что RTWC с опорой на пальцах имеет самую низкую относительную прочность с разницей в 40% при соотношении D / C, равном 0.981 по сравнению со следующим по величине отношением 0,695 в элементе верхнего пояса в сочленении 3. Возможные изменения в пути нагрузки, возможностях элементов, геометрии и допусках фермы могут привести к сдвигам в любом из соотношений D / C; однако, поскольку анализ основан на взятии значений экстремального спроса для элементов каркаса, маловероятно, что отклонения в двух самых низких соотношениях D / C приведут к изменениям в текущих результатах. Ожидается, что RTWC с опорой на пальцы почти всегда выходят из строя первыми в случае плоской фермы.Однако этот вывод не верен в случае, когда ураганные ремни используются в RTWC. В этом случае отношение D / C ремня RTWC урагана составляет 0,470, что снова сравнивается с 0,695 D / C в верхнем поясе. Применение даже самых простых ремней для защиты от ураганов может привести к повреждению компонентов каркаса фермы.

Результаты показывают, что при том же ветровом подъеме, что и ферма, стропила домкрата также наиболее уязвима при RTWC с опорой на пальцы. Анализ стержневой рамы не включает подъемную способность RTWC с ураганными ремнями.Однако ожидается, что установка перемычек на RTWC приведет к отказу на стыке 1, так как это место имеет относительно высокое отношение D / C. Следующее самое слабое соединение в стыке 2 состоит из семи гвоздей, соединяющих стропило с балкой потолка. Его емкость намного выше – около 5000 Н.

Результаты стержневой рамы аналогичны результатам анализа фермы по двум причинам. Во-первых, они подтверждают общее ожидание того, что RTWC с опущенными пальцами, вероятно, будет наиболее уязвимым элементом вальмовой крыши на этом склоне.Результаты стержневой рамы также указывают на то, что соединение на коньке крыши является следующим наиболее уязвимым элементом. В обеих ситуациях различия в поведении крыши и параметрах соединения делают возможными другие отказы. Это особенно правдоподобно, если принять во внимание ошибки при строительстве, ухудшение характеристик элементов и устаревшие стандарты проектирования, по которым строились старые дома с каркасным домом.

Ограничения

Настоящий статистический анализ и анализ D / C успешно доказывают гипотезу о том, что разрушения каркаса вальмовых крыш возможны (и распространены), и предполагают некоторые условия, которые могут повлиять на режим, при котором может выйти из строя шатровая крыша с деревянным каркасом.Помимо этого вывода, важно отметить ограничения метода двумерного моделирования. Чтобы подробно понять проблему разрушения каркаса, необходимо разработать трехмерные модели, которые учитывают распределение нагрузки и эффекты обшивки. Из-за отсутствия данных и опубликованной информации, помогающей в моделировании соединений металлических пластин и структур стержневой рамы, создание подробных трехмерных моделей в текущем исследовании было сочтено неэкономичным.

Дополнительная работа должна также оценить возможные вариации, существующие в компонентах спроса и мощности текущих результатов.На уровне элементов существует множество параметров, которые могут привести к значительному изменению поведения конструкции крыши. Эти параметры связаны с конфигурацией соединений и допусками, изменчивостью свойств древесных материалов и различиями в крепежных изделиях, предоставляемых разными производителями. В более крупном масштабе методы проектирования различаются по регионам, компаниям и даже отдельным инженерам, и строительство домов обычно не подлежит тщательному контролю качества. Вероятность ошибок конструкции и различий в конструкции может быть высокой.Эти изменения могут значительно изменить возможные результаты. Понимание отказов каркаса, помимо того, что считается их теоретически возможными, является важным следующим шагом в улучшении строительных норм и правил, а также EF-Scale.

Дополнительное обсуждение наблюдаемых отказов рулевой рамы

Неисправности каркаса крыши, представленные в этой статье, описывают несколько различных случаев и факторов, которые могут привести к уязвимостям каркаса. Результаты анализа D / C подтверждают, что возможна потеря элементов или поверхностей вальмовой крыши с рамной рамой; тем не менее, прогрессирование разрушения больших участков крыши четко не определено.При повторном просмотре данных обследования повреждений и отчета о торнадо в Мур, штат Оклахома (Graettinger et al., 2014), был отмечен дополнительный вид отказа, связанный с корпусом ручки-рамы. Этот режим может указывать на неправильную конструкцию внешнего каркаса крыши или на потенциальное влияние каскадных отказов, вызванных распределением нагрузки в конструкциях с рамой из стержней.

На Рисунке 11, похоже, произошло частичное разрушение каркаса и удаление больших секций крыши. Однако при ближайшем рассмотрении становится очевидно, что балки потолка и потолок под ними целы.Сняты или повреждены только внешние стропила и прикрепленная обшивка. Судя по результатам анализа D / C для каркаса с рамой, этот тип отказа маловероятен из-за относительно прочного соединения между стропилами и потолочными балками. RTWC и соединение вдоль конька крыши кажутся гораздо более уязвимыми при анализе по сравнению с ранее упомянутым соединением с семью гвоздями. Изображенные на фото отказы могли возникнуть из-за неправильного или отсутствующего крепежа между стропильной балкой и балкой на верхней плите стены или возникли как разрушение верхнего стропильного соединения.Кроме того, системные эффекты могли привести к прогрессирующему, каскадному разрушению соседних стыков, что привело к удалению всех поверхностей крыши после инициирования в одной точке.

Рисунок 11 . Примеры частичного обрыва каркаса, вальмовой крыши с неповрежденными балками перекрытия. (A) Полное снятие внешнего каркаса крыши. (B) Частичное удаление нескольких сторон крыши (источник изображения: доктор Дэвид Преватт).

Как уже упоминалось, анализ D / C для случая стержневой рамы не предсказал, что соединение стропил со стеной будет уязвимым из-за его относительно прочного соединения с балкой потолка.Согласно расчетам несущей способности стропил, соединение стропил с верхней пластиной должно иметь нагрузку 5000 Н, в результате чего соотношение D / C равно 0,2. При более внимательном рассмотрении фотографий можно предположить, что на концах неповрежденных балок были прибиты соединения; однако похоже, что гвоздей было не больше нескольких. Принимая во внимание, что эти дома не были спроектированы по тем же правилам, что и гипотетическая крыша в настоящем исследовании, необходимо изучить региональные нормативные требования к проектированию в США, чтобы определить, предназначены ли эти соединения для включения большего количества гвоздей.

Отказ, показанный на рисунке 11, и многие другие подобные отказы интересны тем, что они объективно классифицируются в пределах DOD-6 для крыш жилых домов; однако это может быть неточным предположением. Это важный момент для дальнейшего изучения, поскольку он может повлиять на уточнения шкалы EF для различных методов проектирования жилых домов или даже предложить новый DOD для структур с рамой из стержней.

Заключение

Наблюдения за повреждениями и статистические оценки, представленные здесь, расширяют текущее понимание отказов крыш жилых домов и вводят ранее неисследованный вид отказов, характеризующийся повреждением компонентов каркаса крыши.Статистические данные о наблюдаемых повреждениях в типовых районах из Мур, Оклахома и Джоплина, штат Мичиган, показали, что отказы каркаса могут происходить так же часто, как хорошо изученные режимы отказов RTWC и обшивки при скоростях ветра EF1 и EF2. В то время как дома с шатровой крышей обычно считаются более устойчивыми к ветру, чем дома с двускатной крышей, наблюдения за частичными повреждениями каркаса показывают, что шатровые крыши могут быть более уязвимыми, чем предполагалось ранее.

Разработан метод численного моделирования и анализа для дальнейшего исследования поведения обычных компонентов каркаса вальмовой крыши.И фермы, и каркасные конструкции оцениваются для проведения сравнительного исследования двух методов строительства. Результаты двумерного анализа D / C для случаев стропильных и рамных рам были использованы для понимания вероятных мест уязвимости в конструкции каркаса и проверки гипотезы обрушения крыши, происходящего внутри конструкции каркаса. Упрощенный метод моделирования «нагрузка-огибающая» и анализ D / C показали возможность определения уязвимых мест в секциях крыши с фермами и рамой при ветровом подъеме.Наблюдательные и численные исследования дали следующие основные результаты:

• В районах, изученных с использованием фотографий повреждений с географической привязкой, до 56% домов в диапазоне повреждений EF1 – EF3 имели частичные разрушения конструкции крыши.

• Тип конструкции может иметь важные последствия для типа разрушения крыши, которому подвергнется дом. В микрорайонах, где 56% повреждений крыш жилых домов произошло из-за частичного разрушения каркаса крыши, дома оказались более новой конструкции с решетчатым каркасом, с большими следами и крутыми крышами.Другой регион, который показал 33% частичных отказов, – это дома, которые выглядели более старыми, с пологими крышами и каменными стенами. Также отмечается, что некоторые из частичных отказов, наблюдаемых в этом регионе, могли быть связаны со ударами обломков.

• Следует отметить, что на наблюдаемых крутых крышах многие из наблюдаемых отказов произошли асимметрично, то есть одна из больших поверхностей крыши разрушилась, а противоположная осталась нетронутой. В отличие от смоделированной крыши, которая в настоящем анализе подвергается воздействию равномерного подъемного давления, крыши с более крутыми уклонами, вероятно, будут испытывать дисбаланс ветровых нагрузок на наветренной и подветренной сторонах.Влияние изменения уклона крыши, формы плана и направления ветровой нагрузки будет изучено дополнительно, в дополнение к изменениям прочности и жесткости материала на более поздних этапах этого исследования.

• Выявлен дополнительный вид отказа, связанный с полным или частичным удалением всей наружной оболочки рам каркасных крыш. Эти отказы предполагают, что стропила, составляющие наклонную часть крыш с решетчатым каркасом, могут не иметь надлежащего крепления на коньке крыши или к балкам перекрытия и стенам под ними.Потеря внешней оболочки кровли из-за этого режима разрушения при осмотре классифицируется как повреждение DOD-6; однако на самом деле это может произойти при более низких скоростях ветра, чем те, которые требуются для отказа RTWC, как показывает текущий анализ D / C. Этот режим отказа требует дальнейшего изучения, и дополнительная статистика его возникновения будет включена в будущую работу.

• При использовании RTWC с опорой на пальцы, фермы MPC при равномерном подъеме, скорее всего, выйдут из строя через RTWC, что приведет к потере всей конструкции каркаса и потолка.Когда поставляются ураганные ремни, начало разрушения может перейти на элементы фермы и соединения (или на обшивку). Было обнаружено, что критические режимы разрушения в ферменной конструкции связаны с моментами элементов и соединений при подъеме. А именно, соединения верхнего пояса (Соединение 3) и горизонтальный элемент верхнего пояса (TC2) в моделируемой ферме оказались относительно уязвимыми, с отношениями D / C 0,70 и 0,66, соответственно, в то время как соотношение D / C RTWC на пальцах ног был равен 1. Требуемый момент в элементах верхнего пояса увеличивается из-за растягивающих осевых сил, наведенных на эти элементы из-за типичного поведения фермы.

• Случай анализа рамок также показал, что RTWC с ограниченными возможностями являются наиболее уязвимым компонентом в двумерном анализе. Отношение D / C RTWC стержневой рамы составляет 1,129 при той же приложенной высоте, что и ферма. Тем не менее, верхнее стропильное соединение также имеет относительно высокое отношение D / C, равное 0,66. Изучение фотографий, сделанных при обследовании повреждений, показало, что вышедшие из строя крыши с решетчатым каркасом могли иметь менее прочные соединения, чем требовалось при проектировании.

• Сравнение двухмерных анализов для случаев стропильных ферм и рам с прямоугольным каркасом позволяет предположить, что крыши с прямоугольным каркасом содержат более уязвимые элементы.При эквивалентном ветровом подъеме D / C RTWC фермы составляет 0,98, в то время как RTWC стропил домкрата с рукоятью составляет 1,12. Это как и ожидалось; тем не менее, влияние распределения нагрузки является важным фактором, особенно для случая с рукоятью, который не рассматривается в данном исследовании.

Авторские взносы

СС – доктор философских наук. студент под совместным руководством Г.К. и А.А. Это исследование является частью работы, выполненной над магистерской диссертацией СС. Гипотеза и подход к работе были разработаны авторами совместно.SS выполнил весь анализ, интерпретировал данные, а также подготовил, оценил и подготовил рукопись для подачи под непосредственным контролем GK и AA. Г.К. и А.А. рекомендовали дизайн анализа, интерпретацию результатов и оценку рукописи для публикации. Авторы соглашаются нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя, что вопросы, связанные с точностью или целостностью любой части работы, должным образом исследованы и решены.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа финансировалась Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям в рамках программы совместных исследований и разработок в сотрудничестве с Chaucer Syndicates Ltd. и Институтом сокращения катастрофических потерь (ICLR). Выражаем признательность за постоянную поддержку со стороны г-на Геро Мишеля (Чосер) и г-на Поля Ковача (ICLR). Авторы также признательны доктору Д. Дэвиду Преватту (Университет Флориды) и Дэвиду Руче (Университет Оберна) за предоставление данных обследования ущерба, ценные предложения и соответствующую литературу, а также Национальному научному фонду (NSF) за оказание финансовой поддержки полевым исследованиям, приведшим к нанесению ущерба. данные опроса.Вышеупомянутые исследования ущерба были поддержаны исследовательским грантом NSF 1150975 и программой грантов NSF RAPID.

Список литературы

Амини, М. О., и ван де Линдт, Дж. У. (2014). Количественное понимание рациональных расчетных скоростей ветра торнадо для деревянных каркасных конструкций жилых домов с использованием подхода хрупкости. J. Struct. Англ. 140. doi: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000914

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канадская ипотечная и жилищная корпорация.(2014). Канадское деревянное каркасное домостроение , 3-е изд. Канада: Правительство Канады.

Google Scholar

Канадская комиссия по строительным и противопожарным нормам. (2010). Национальный строительный кодекс Канады , 13-е изд. Оттава: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Канадский совет по древесине / Канадская ассоциация стандартов. (2010). Руководство по деревянному дизайну: полный справочник по деревянному дизайну в Канаде . Оттава, Онтарио: Канадский совет по древесине.

Google Scholar

Гаванский Э., Копп Г. А. (2017). Оценка уязвимости повреждений примыкания кровли к стене каркасных домов при сильном ветре. J. Risk Uncertainty Eng. Syst. 3. DOI: 10.1061 / AJRUA6.0000916

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Graettinger, A.J., Ramseyer, C.C., Freyne, S., Prevatt, D.O., Myers, L., Dao, T., et al. (2014). Оценка ущерба от торнадо после торнадо Мура 20 мая 2013 г. .Таскалуса, штат Алабама: Университет Алабамы.

Google Scholar

Хендерсон Д. Дж., Моррисон М. Дж. И Копп Г. А. (2013). Реакция креплений с гвоздями, крыша к стене, на экстремальные ветровые нагрузки в полноразмерной шатровой крыше с деревянным каркасом. Eng. Struct. 56, 1474–1483. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2013.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Институт исследований в строительстве. (2009). Оценочный лист CCMC 11996-L: MT-20 и MII-20 .Оттава, Онтарио: Национальный исследовательский совет Канады.

Google Scholar

Копп Г. А., Хонг Э., Гавански Э., Стедман Д. и Силлс Д. М. (2016). Оценка скорости ветра на основе наблюдений за ущербом от торнадо в Ангусе (Онтарио) 17 июня 2014 г. Can. J. Civil Eng. 44, 37–47. DOI: 10.1139 / cjce-2016-0232

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Копп Г. А., Моррисон М. Дж. И Хендерсон Д. Дж. (2012). Натурные испытания малоэтажных жилых домов при реалистичных ветровых нагрузках. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 104–106, 25–39. DOI: 10.1016 / j.jweia.2012.01.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Льюис, С. Л., Мейсон, Н. Р., Крамер, С. М., Верт, Д. К., О’Реган, П. Дж., Петров, Г. и др. (2006). «Расчет металлических пластин, соединяющих стыки деревянных ферм на момент», в 9-я Всемирная конференция по деревообрабатывающей промышленности (Портленд, штат Орегон). Доступно по адресу: http://support.sbcindustry.com/Archive/2006/aug/Paper_322.pdf

Google Scholar

Мичем, Д.(1992). Повышенная эффективность вальмовых крыш при сильном ветре – пример из практики. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 43, 1717–1726. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (92) -V

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мичем Д., Сарри Д. и Давенпорт А. Г. (1991). Величина и распределение ветровых нагрузок на вальмовые и двускатные крыши. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 38, 257–272. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (91)

-Y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мехта, К.С. (2013). Разработка шкалы EF для интенсивности торнадо. J. Disaster Res. 8, 1034–1041. DOI: 10.20965 / jdr.2013.p1034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Моррисон, М. Дж., И Копп, Г. А. (2011). Эффективность соединения гвоздя и пальца при реалистичной ветровой нагрузке. Eng. Struct. 33, 69–76. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2010.09.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prevatt, D.O., Coulbourne, W., Graettinger, A.J., Pei, S., Гупта, Р., и Грау, Д. (2013). Джоплин, Миссури, Торнадо от 22 мая 2011 г .: Обследование структурных повреждений и аргументы в пользу устойчивых к торнадо строительных норм . Рестон, Вирджиния: Американское общество инженеров-строителей.

Google Scholar

Prevatt, D.O., van de Lindt, J. W., Graettinger, A.J., Coulbourne, W., Gupta, R., Pei, S., et al. (2011). Исследование повреждений и будущее направление структурного проектирования после торнадо Таскалуса 2011 года . Гейнсвилл, Флорида: Университет Флориды.

Google Scholar

Ramseyer, C., Floyd, R., Holliday, L., and Roswurm, S. (2014). «Влияние систем крепления боковой нагрузки на повреждение и живучесть жилых конструкций, пострадавших от торнадо в Мур, штат Оклахома, 20 мая 2013 г.», in Proceedings of the Structures Congress 2014 (Boston, MA: ASCE), 1484–1507.

Google Scholar

Симмонс, К. М., Ковач, П., Копп, Г. А. (2015). Снижение ущерба от торнадо: анализ выгод и затрат улучшенных строительных норм и правил в Оклахоме. Клим. Soc. 7, 169–178. DOI: 10.1175 / WCAS-D-14-00032.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спаркс, П. Р., Шифф, С. Д., и Рейнхольд, Т. А. (1994). Повреждение ограждающих конструкций домов ветром и последующие страховые убытки. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 5, 145–155. DOI: 10.1016 / 0167-6105 (94)

-X
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Стандохар-Альфано, К. Д., и ван де Линдт, Дж. У. (2016). Анализ риска торнадо для повреждения деревянных каркасных крыш жилых домов в Соединенных Штатах. J. Struct. Англ. 142. DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0001353
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Стивенсон, С. А. (2017). Анализ разрушения каркаса деревянных каркасных крыш жилых домов при ветровой нагрузке . Дипломная работа. Лондон, Онтарио: Университет Западного Онтарио.
Google Scholar
Инженерно-строительный институт. (2010). ASCE 7-10 Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений . Рестон, Вирджиния: Американское общество инженеров-строителей.
Google Scholar
Институт анкерных плит. (2007). Национальный стандарт проектирования деревянных ферм, соединенных металлическими пластинами . Александрия, Вирджиния: Американский национальный институт стандартов (ANSI).
Google Scholar
Канадский институт анкерных плит. (2014). Процедуры проектирования и спецификации ферм для деревянных ферм, соединенных с легкими металлическими пластинами . Брэдфорд, ON: TPIC.
Google Scholar
ван де Линдт, Дж. У., Пей, С., Дао Т., Греттингер А., Преватт Д. О., Гупта Р. и др. (2013). Философия дизайна торнадо, основанная на двойной цели. J. Struct. Англ. 139, 251–263. DOI: 10.1061 / (ASCE) ST.1943-541X.0000622
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Центр ветроэнергетики и инженерии. (2006). Рекомендация по усовершенствованной шкале Fujita . Лаббок, Техас: Техасский технический университет.
Google Scholar
Преимущества двускатной крыши по сравнению с четырехскатной крышей
Если вы хотите спроектировать или построить свой новый дом, вы, вероятно, задаетесь вопросом, какая крыша лучше всего подходит для вашего проекта: двускатная или шатровая.Ниже мы познакомим вас с каждым из них и сравним преимущества и недостатки этих двух очень популярных типов крыш. Начнем с того, что такое двускатная крыша.
На этой странице:
Что такое двускатная крыша?
Остроконечные крыши, также называемые «скатными крышами», являются наиболее распространенной формой крыш для домашней архитектуры в северной части Соединенных Штатов. Это потому, что этот тип крыши имеет простую конструкцию и очень доступен для кровельщика. Не только это, но и двускатные крыши также отлично справляются с отводом атмосферных осадков.
Стиль двускатной крыши восходит к древнегреческой и римской архитектуре. Фронтон относится к треугольной области на торцевых стенах, которая заполняет пространство между двумя скатами крыши. В древние времена эта область была наполнена произведениями искусства и более заметными структурными указателями.
Большинство современных зданий с двускатной крышей не такие модные. Обычно они отражают простую, естественную и гладкую эстетику, но есть способы добавить интересные цвета и текстуры, чтобы немного оживить вещи.
Двускатные крыши разных типов
Есть несколько различных типов двускатных крыш.Ниже мы дадим краткое описание каждого из них.
Передняя двускатная крыша
Источник: Old House Journal
Фронтальная двускатная крыша Конструкции представляют наибольший архитектурный интерес для конструкции на той же стороне, что и треугольная область под крышей.
Боковые двускатные крыши
Источник: Gove Group Real Estate
Боковая двускатная крыша конструкции имеют свои входы или наиболее отличительные особенности на той стороне, где крыша скатывается вниз.
Крестовина двускатная
Источник: Timber Homes Vermont
Поперечно-двускатная крыша объединяет две перпендикулярные друг другу секции двускатной крыши для создания большего внутреннего пространства и более интересного общего дизайна.
Коробчатая двускатная крыша
Источник: Ель
В конструкции с прямоугольной двускатной крышей двускатная торцевая стена представляет собой треугольную надстройку, которая выступает из конструкции здания под линией крыши.
Голландские двускатные крыши
Источник: Houzz
Голландские двускатные крыши , также называемые двускатными крышами, используют основание четырехсторонних скатов четырехскатной крыши и имеют двускатную крышу сверху, называемую фронтоном. Обычно здесь окна устанавливаются так, чтобы пропускать больше естественного солнечного света.
Плюсы и минусы двускатной крыши
Вот список плюсов и минусов двускатной крыши, которые следует учитывать, особенно если вы планируете спроектировать и построить новую крышу:
Плюсы двускатных крыш
Стоимость – Поскольку двускатная крыша – это всего лишь две части крыши, соединенные вместе, конструкцию легко спроектировать и выполнить.Вам не нужно почти столько материалов, сколько требуется для постройки двускатной крыши, как для крыш других типов.
Защита от непогоды – Простая двускатная конструкция просто обеспечивает два склона для воды и других осадков, с которых легко стекать.
Больше чердачного пространства – Остроконечные крыши позволяют использовать сводчатые потолки. Это может создать намного больше внутреннего пространства для хранения и улучшить вентиляцию. Вы также можете легко добавить антресоль к конструкции остроконечной крыши для визуальной привлекательности и расширенного использования.
Установка двускатной крыши? Получите смету с помощью нашего кровельного калькулятора.
Минусы двускатной крыши
Ветровая опасность – Если вы живете в районе, подверженном ураганам, остроконечная крыша – не лучший вариант. Сильный ветер оказывает сильное давление вверх на остроконечную крышу. Поскольку ветер имеет два выступа, сильные порывы ветра могут привести к тому, что часть вашей крыши оторвется. Особенно это актуально, если конструкция крыши имеет более крупный карниз.
Требуются прочные опоры – Существует дополнительная угроза обрушения конструкции, если в раме не используются прочные опоры.Убедитесь, что вы работаете с надежным подрядчиком или выполняете проект у инженера-строителя, прежде чем приступить к сборке. Никто не хочет иметь дело с обрушением крыши по дороге.
Узкий верхний этаж – Скатные крыши делают верхний этаж похожим на боулинг. Это особенно актуально для двускатных крыш, имеющих малые углы наклона. Хотя боковые слуховые окна могут быть выдвинуты для света и воздухопроницаемости, все же может возникнуть ощущение тесноты. Если вы планируете обустроить там жилую зону, возможно, вы захотите смоделировать пространство в 3D, прежде чем приступить к выбору, чтобы убедиться, что в нем будет комфортно.
Чем двускатная крыша и вальмовая крыша?
Основное различие между двускатной крышей и вальмовой крышей состоит в том, что все четыре стороны вальмовой крыши спускаются вниз от каркаса конструкции. На двускатной крыше всего два основных ската. Вальмовая крыша обычно состоит из двух треугольных частей и двух трапециевидных секций.
Шатровые крыши выглядят несколько более современно, чем двускатные крыши, и их структурная устойчивость превосходит остроконечные крыши, поскольку каждая из четырех сторон крыши помогает поддерживать всю конструкцию.
Если бы египетские пирамиды были построены с использованием двускатной конструкции, сильные ветры на протяжении веков, вероятно, резко изменили бы свою форму к настоящему времени, особенно на вертикальных стенах фронтона, где ветер попадал бы на структуру под прямым углом.
Вальмовые крыши разных типов
Подобно двускатным крышам, существует несколько вариантов конструкции вальмовых крыш:
Пирамидальные вальмовые крыши
Источник: Dwell
Как ни странно, пирамидальные шатровые крыши также называют «открытыми двускатными крышами», которые состоят из четырех треугольных секций равной длины, которые достигают вершины на вершине крыши.Шатровая крыша пирамиды опирается на квадратную конструкцию.
Полошатровые крыши
Источник: Архитектурный центр Чикаго
Полуаватная крыша Конструкция представляет собой гибрид двускатной и вальмовой крыши. Обычно открытый двускатный треугольник на фасаде здания частично покрыт рубероидом. Это создает большую структурную защиту от элементов, добавляя визуальный интерес (и стоимость).
Крестовина вальмовая
Источник: BCI Exteriors
Перекрестно-шатровая крыша Конструкции во многом похожи на конструкции с перекрестно-двускатными крышами, но вместо того, чтобы соединяться вместе, две конструкции вальмовой крыши пересекаются для большей визуальной привлекательности и увеличения площади в квадратных футах.
Преимущества вальмовой крыши перед двускатной крышей
Конструкция бедра обеспечивает идеальную защиту от суровых погодных условий, таких как дождь, снег и сильный ветер. Их легче найти в подверженных ураганам районах с сильным ветром. Это потому, что все четыре стороны крыши имеют уклон к земле, а плоские поверхности крыши отсутствуют и с одной стороны ограничено воздействие восходящего ветра.
Поскольку четыре стороны крыши прилегают друг к другу, опоры внутри конструкции не должны быть такими прочными.Это потому, что дизайн бедер саморегулируется.
Вальмовая крыша также позволяет встроить слуховое окно или воронье гнездо на верхнем этаже, увеличивая жилую площадь верхнего этажа до максимума. Вместо узкой чердачной аллеи, как в остроконечной конструкции, конструкция вальмовой крыши позволяет использовать большую площадь верхнего этажа, поскольку все четыре стороны конструкции постепенно спускаются вниз от центра.
Установка вальмовой крыши? Получите смету с помощью нашего кровельного калькулятора!
Недостатки вальмовой крыши vs.двускатная крыша
Поскольку шатровые крыши сложнее спроектировать и построить, они стоят больше, чем остроконечные крыши. Каркас необходимо разрезать, измерить, соединить и закрепить в четырех местах на крыше вместо одного. Это может увеличить количество рабочих часов и затраты на оборудование.
Однако вальмовая крыша не слишком дорого стоит, чем двускатная крыша, особенно если вы работаете с опытными подрядчиками по кровельным работам, которые их устанавливают регулярно.
Дополнительные швы на вальмовой крыше – это также те области, где вам следует опасаться протекания воды в будущем.Если ваша битумная черепица в хорошем состоянии, вам не нужно беспокоиться о замене или ремонте крыши в течение добрых 15 лет, особенно если вы регулярно ухаживаете за кровлей. Строительные материалы, такие как металл, отлично подходят для вальмовых крыш, поскольку металлические крыши могут прослужить до 60 лет.
Металлическая кровля значительно увеличит ваши кровельные расходы. Средние затраты на металлическую кровлю составляют от 6 до 12 долларов за квадратный фут, а на битумную черепицу – от 3 до 7 долларов. Однако вы получаете втрое больше срока службы за удвоенную стоимость.
Заключительные мысли о двускатных и вальмовых крышах
Двускатные и вальмовые крыши – одни из самых популярных конструкций крыш в Северной Америке. В то время как двускатные крыши относительно недороги и просты в проектировании и строительстве, вальмовые крыши также не намного дороже и сложнее в исполнении. Шатровые крыши предоставляют больше места под крышей для работы и лучше подходят для районов с сильным ветром, таких как зоны ураганов вдоль побережья.
Получите ценовое предложение на вашу двускатную или вальмовую крышу уже сегодня!
Для чего используются вальмовые крыши?
Опубликовано: окт.26, 2018
Вальмовая крыша имеет все стороны наклонные вниз к стенам под постоянным углом. Внешний угол, под которым встречаются смежные наклонные стороны, известен как «бедро». «Боковой конец» – это треугольная наклонная поверхность, которая возникает в результате пересечения бедер на коньке крыши. Дом с шатровой крышей не имеет фронтона. Как правило, вальмовые крыши имеют наклонные стороны слухового окна и ровную облицовку, позволяющую устанавливать желоб по всей крыше. Шатровые крыши иногда называют пирамидальными и павильонными крышами.В квадратных зданиях шатровые крыши обычно направлены вверх, образуя пирамидальную структуру. В большинстве зданий прямоугольной формы для формирования вальмовой крыши используются две треугольные и две трапециевидные стороны.
История шатровых крыш
Вальмовые крыши очень популярны в американской архитектуре благодаря своей эстетической привлекательности, а также долговечности. Они датируются 18 веком, когда были замечены во французском квартале Нового Орлеана. Шатровые крыши были обычным явлением и в американских домах 1950-х годов.В США шатровые крыши в основном встречаются на коттеджах и бунгало в современной домашней архитектуре и являются неотъемлемой частью домов во французском стиле, таких как французский провинциальный и традиционный американский стиль Foursquare.
Как они построены?
Строительство вальмовой крыши требует точности и аккуратности. Первым делом необходимо произвести точные замеры до того, как стропила будут распилены. Затем стропила крепятся к коньковой доске – каркасу, который крепится вокруг крыши.Чтобы построить крышу, нужно рассчитать размеры вальмового стропила. Следующим шагом является установка стропил по одной. После того, как стропила прибиты на место, их можно обрезать для более аккуратной планировки. Затем вальмовые стропила необходимо соединить со стандартными стропилами. Завершающим этапом является установка домкратов между стандартными и вальмовыми стропилами. Для покрытия вальмовой крыши можно использовать металл, черепицу, черепицу или шифер.
Как долго служат вальмовые крыши?
Вальмовые крыши могут прослужить до 50 лет при условии их правильной постройки.Их срок службы зависит от материалов, используемых для изготовления крыши, а также от качества обслуживания, которое они получают. Использование стальной черепицы на вальмовой крыше позволяет ей прослужить дольше. Хорошее обслуживание предотвращает риски таких проблем, как утечки воды в долгосрочной перспективе.
Преимущества
Эти крыши добавляют визуально привлекательную структуру к дому и потенциально увеличивают стоимость недвижимости.
Вальмовые крыши не имеют плоских концов, которые могут улавливать ветер. Они также являются самоблокирующимися и поэтому хорошо подходят для регионов, подверженных ураганам.
Вальмовые крыши идеально подходят для теплого климата из-за их способности сохранять в доме прохладу летом, укрывая все стороны дома. Карнизы вокруг крыши также защищают дом от солнца и экстремальных погодных условий.
Наклонные вниз стороны вальмовой крыши обеспечивают надежный дренаж во время сильных дождей, штормов и снегопадов, позволяя воде или снегу легко таять и стекать с крыши.
С добавлением мансардного окна или слухового окна четырехскатная крыша может обеспечить дополнительное жилое пространство.
Недостатки
Вальмовая крыша стоит дороже, чем двускатная. Конструкция крыши более сложная и требует дополнительных строительных материалов, а также больших усилий и времени, что приводит к увеличению затрат на рабочую силу.
Хотя форма крыши эффективна для отвода дождевой воды, она также делает ее более склонной к утечкам. В конструкции крыши предусмотрены впадины и шатры, которые могут стать воротами для воды. Важно инвестировать в хорошего подрядчика по кровельным работам, чтобы минимизировать риски.
Варианты вальмовой крыши
Простые вальмовые крыши:
Простая вальмовая крыша – самый популярный вид вальмовой крыши. Дизайн включает многоугольник с двух сторон и треугольник с двух других сторон. Все четыре стороны соединяются наверху, образуя гребень.
Половина бедра:
Половарная крыша имеет две укороченные стороны, образующие карниз.
Dutch Gable Hip:
Голландские двускатные вальмовые крыши представляют собой гибрид вальмовой и двускатной кровли.Эта крыша обеспечивает больше внутреннего пространства за счет фронтона, который находится в конце конька крыши.
Поперечная вальмовая крыша:
В поперечно-скатных крышах две секции крыши соединяются своими концами, образуя шов или впадину.
Пирамидальные шатровые крыши:
В шатровой крыше пирамиды четыре треугольных стороны равной длины сходятся наверху в одной точке, образуя пирамиду.
Мансардные крыши:
Мансардная крыша – это крыша с двумя разными углами наклона.Нижний угол намного круче верхнего угла крыши.
Цена вальмовой крыши
Установка новой вальмовой крыши с нуля сравнительно дешевле, чем замена нынешней вальмовой крыши. Для нового дома важно учитывать стоимость кровельных материалов, каркаса, а также труд. Затраты на оплату труда на крыше среднего размера, площадь поверхности которой составляет 1500 квадратных футов, составляют от 12 000 до 18 000 долларов. Дополнительные материалы, используемые для обрамления, могут добавить от 1 до 2 долларов за квадратный фут.Для крыши площадью 1500 квадратных футов это примерно от 1000 до 3000 долларов.
Справочник по вальмовой крыше
Хотя существует множество вариантов стиля и материалов вальмовой крыши, основная форма этого типа – четыре наклонные стороны, которые пересекаются посередине на одном горизонтальном выступе. Шатровые крыши сегодня являются одними из самых популярных стилей крыш в США, как правило, вторым по распространенности стилем после двускатной крыши в зависимости от географического региона.
Шатровые крыши стали обычным явлением для домов в Северной Америке с начала 1700-х годов из-за их связи с британскими архитектурными стилями.Считается, что самой старой шатровой крышей в Соединенных Штатах является Block House в Клеймонте, штат Делавэр, который был построен в 1654 году.
Дома в георгианском стиле в Средней Атлантике и на юге часто имеют кирпичный фасад с прямоугольной вальмовой крышей, которая является наиболее типичной формой для этого стиля. Шатровые крыши также встречаются на южных плантационных домах, особенно на тех, которые построены в французском колониальном или французском креольском стиле. На юге шатровые крыши часто строят с глубоким свесом, чтобы затенять стены или закрывать крыльцо.С 1890-х до 1930-х годов американские дома в стиле четырех квадратов, простой и простой архитектурный стиль, стали популярными и почти всегда имели шатровую крышу. В 1950-х годах шатровые крыши были обычным явлением в домах в стиле ранчо. Большинство беседок имеют шатровую крышу, часто с несколькими шатрами восьмиугольной или шестиугольной формы.
Преимущества вальмовой крыши
Когда вы оцениваете стили крыши для дома по индивидуальному заказу или дома по индивидуальному заказу, вы, скорее всего, начнете с эстетики. Проконсультируйтесь со своим архитектором или строителем, чтобы получить индивидуальный совет о лучшем стиле крыши для дома, который вы строите.
Ниже приведены шесть преимуществ вальмовой крыши:
Привлекательный внешний вид и дополнение практически к любому домашнему стилю.
Как правило, более прочная и устойчивая, чем другие крыши, из-за наклона всех четырех сторон внутрь.
Хороший выбор для районов с сильными ветрами и ураганами благодаря более низкому углу наклона, саморегулирующейся конструкции и меньшей площади поверхности.
Идеально подходит для участков с сильным дождем, льдом и снегом, так как наклонные стороны облегчают сток.
В зависимости от высоты ската на вальмовой крыше можно разместить слуховые окна, которые создают жилое пространство на чердаке.
Энергоэффективность, поскольку четыре стороны крыши защищают дом от чрезмерной жары летом и от сильного снегопада зимой.
Недостатки вальмовой крыши
Несмотря на свою популярность, выбор вальмовой крыши, а не двускатной или другого стиля, имеет некоторые недостатки, например:
Вальмовые крыши сложнее построить, чем двускатные, а это значит, что требуется больше материалов, и это может занять больше времени.Это делает этот вариант более дорогим.
Вальмовая крыша обычно имеет меньший уклон, чем двускатная крыша, что делает добавление жилого пространства на чердаке немного менее привлекательным. Чаще можно увидеть кладовку на чердаке под шатровой крышей, чем спальню или бонусную комнату.
В зависимости от стиля вальмовой крыши она может быть подвержена утечкам. Впадины крыши и соединения наклонных сторон крыши могут пропускать воду, поэтому важно убедиться, что крыша установлена с гидроизоляцией и надлежащим окладом.
Варианты материалов для вальмовой крыши
Несмотря на то, что долговечность вальмовой крыши является главным достоинством этого стиля, ее срок службы частично зависит от погодных условий в вашем районе, правильной установки, обслуживания и материалов, которые вы выбираете. Вальмовые крыши могут прослужить до 50 лет, если проверять их не реже одного раза в год и после штормов на предмет обломков и повреждений.
Вальмовые крыши могут быть построены из битумной черепицы, металла или черепицы. Металлическая или глиняная черепица, как правило, обеспечивает максимальную долговечность.
Архитектурные вариации вальмовой крыши
Бедро. Базовая вальмовая крыша имеет четыре наклонные стороны с треугольниками на двух сторонах и многоугольниками на двух других сторонах, которые пересекаются посередине на горизонтальном коньке.
Бедро и долина. Вальмовая крыша состоит из нескольких секций с наклонными сторонами. Область, где встречаются эти наклонные стороны, называется долиной. Этот тип крыши часто встречается в домах в современном стиле. В долине может скапливаться вода после ливня или таяния снега, поэтому важно нанести на эту часть крыши гидроизоляцию и проверить возможные повреждения или утечки.
Крест бедренный. Поперечно-скатная крыша похожа на перекрестно-двускатную крышу и включает отдельные вальмовые крыши на разных крыльях дома. Поперечно-вальмовая крыша будет иметь впадину на стыке двух секций. Различные крылья обычно образуют L- или T-образную форму.
Пирамида бедра. Шатровая пирамида, также иногда называемая крышей павильона, обычно имеет четыре равные стороны наклонной крыши, которые встречаются в центральной вершине. Стороны вальмовой крыши пирамиды представляют собой треугольники.
Полубедренный. У полускатной крыши есть две более короткие стороны и две более длинные стороны, а не четыре ровные стороны. Более короткие стороны создают карниз. Этот тип крыши, часто называемый остроконечной или остриженной двускатной крышей, имеет преимущество более легкого дренажа из желобов.
Бедро двоякое. Двухскатная вальмовая крыша имеет крутой наклон верхней и нижней части с пологим уклоном.
Капот. Крыша капота – обычное дело во французской архитектуре, часто встречается в Луизиане.Этот тип крыши имеет двойной уклон со всех четырех сторон с более крутым уклоном на верхних участках и более пологим уклоном на нижних участках. Как правило, нижние откосы нависают над крыльцом или патио, обеспечивая тень, а крутая верхняя часть дает место для чердака или готового чердака под крышей.
Голландское двускатное бедро. Голландская двускатная шатровая крыша предлагает больше внутреннего пространства для спальни на чердаке или дополнительной комнаты, потому что она включает фронтон в верхней части крыши, часто со слуховым окном.
Вальмовые крыши можно увидеть по всей территории США в жилых домах самых разных архитектурных стилей. Они предлагают практическое решение в условиях сильного дождя, льда и снега, а также в ветреных или подверженных ураганам районах. Поговорите со своим строителем или архитектором, чтобы узнать, соответствует ли вальмовая крыша вашему стилю, местоположению и бюджету.
Мишель Лернер – отмеченный наградами писатель-фрилансер, редактор и автор, писавший на темы недвижимости, личных финансов и бизнеса более двух десятилетий.
.